O‘zbеkiston rеspublikasi xalq ta'limi - bet 4

1-rasm. DNK ning komplementar asoslari
(A-T, G-S asoslar o`rtasidagi vodorod bog`lari)
Qo`sh spiralli strukturaning o`zagi fosfat va dezoksiriboza guruhidan tashkil topgan. U fazoviy o`qqa nisbatan o`ngga buralish xususiyatiga ega. Spiralning ichki qismiga azot asoslari u fazoviy o`qqa nisbatan perpendikulyar joylashgan. Qo`sh spiraldagi har bir zanjir o`zaro antiparalel, ya'ni uning kimyoviy tuzilishi bir-biriga qarama-qarshi holda shakllanadi. Bir zanjirdagi bog` 5/-3/ shaklida bo`lsa, ikkinchisida, aksincha 3/-5/ fosfat ko`rinishda (1-rasm) bo`ladi.
2-rasm. DNK ning modeli va chizmasi
DNK modeliga (2-rasm) asosan uning molekulasi qo`sh spiral hosil qiluvchi ikkita polinukleotid zanjirdan tashkil topgan. Har ikkala zanjir bitta umumiy o`qqa ega bo`lib, diametri 0,2 nm ga teng. Nukleotidlar qoldig`i bir-biriga nisbatan 360 C burchak hosil qilib joylashgan. Spiralning bir aylanasi 3600 C yoki o`rami 10 nukleotid qoldig`idan tashkil topgan. Spiralning bir o`rami orasidagi masofa 3,4nm ga teng bo`lib, har bir nukleotid 0,34 ni egallaydi (3-rasm).
DNK zanjirlarining pentoza fosfat guruhlari spiralning tashqi tomonida, azot asoslari esa ichki tomonida joylashgan. DNK molekulasidagi adenin miqdori har doim timin miqdoriga teng va guanin miqdori sitozin miqdoriga teng bo`ladi.
DNK molekulasining boshqa (A,B,C,Z va boshqa) shakllari ham kashf etilgan.
DNK molekulasining har xil shakllari o`zaro bir-birlariga o`ta oladilar. Xromosomadagi genlarning vazifasiga qarab (DNK-replikatsiyasi, transkripsiya va boshqa holatlar) DNK molekulasining shakli o`zgarib turadi.
DNK ning uchlamchi strukturasi
Ikki spiralli DNK molekulasi har qanday organizmda zich holda joylashib uch o`lchovli murakkab strukturani hosil qilishi mumkin. Prokariot organizmlarda ikki zanjirli DNKning kovalentli tutashtirilgan aylana shaklidagisi chap
3-rasm. Qo`sh spiralning A va B chizmasi
superspiral holatidagi ko`rinishi uning uchlamchi strukturasini yaratadi. DNK ning superspiralizatsiyasi nihoyatda katta bo`lgan molekulani kichik hajmdagi hujayraga joylanishini ta'minlaydi. E coli DNK sining uzunligi 1 mm, hujayrasi esa 5 mkm dan oshmaydi. DNKning superspiralizatsiyasi zanjirning ajralishini, replikatsiya jarayonining dastlabki bosqichini tezlashtirishda va transkripsiyani boshlash uchun zarur omil hisoblanadi (4-rasm).
DNK ning uchlamchi strukturasi xromosomadagi oqsil bilan kompleks holda shakllanadi.
4-rasm. Qo`sh spiralli DNK shakllari
1-chiziqli struktura; 2-aylana shakldagi DNK;
3-halqali superspiral; 4-ixcham o`ralgan struktura.
Ayrim viruslar, mitoxondriya, xloroplastlar va boshqa ob'ektlardan ajratib olingan tabiiy holdagi DNK aksariyat, qo`sh spiralli zanjir alohida qismlari bo`yicha superspiral holda joylashadi.
Xromosomadagi giston xilidagi oqsillar asosli hossaga ega bo`lib, DNK dagi kislotali guruhlar bilan ion bog`lari va qo`shimcha ta'sirlar yordamida bog`lanib, xromatinni hosil qiladi.
Xromatin va xromasomada DNK superspirallangan holatida bo`lib, bir necha bosqichli superspirallanishni kuzatish mumkin. Birinchi bosqichda xromatinda DNK o`ta zich, bir-biriga o`ralgan, ixcham shaklda bo`ladi. DNK molekulasining 200 nukleotid masofasi giston oqsili bilan qoplangan matinning birligi-nukleosomani tashkil qiladi. Dezoksiribonukleoproteid tasmasi o`z navbatida ikkinchi tartibli spiralni hosil qiladi. Ko`rsatilgan birliklar 5, 10, 13 va 50 nm larda qaytariladi. Xromosomadagi gistonlar spiralning ichki qismida joylashadilar. DNKning superspiral holatidan oddiy holatga va aksincha bo`lishi topoizomeraza fermentlari ishtirokida sodir bo`ladi.
Ribonuklein kislotalar ( RNK)
Ribonuklein kislotalar hujayraning hamma qismida uchraydi. Hujayra tarkibida uchraydigan RNK lar molekulasining massasi, kimyoviy tuzilishi va vazifasiga qarab bir-biridan farq qiluvchi bir necha xillari mavjud:
1. Hujayradagi RNKning 65-80% ga yaqinini ribosom RNK (r-RNK) tashkil qiladi. Mazkur RNK hujayraning maxsus organoidi ribosomalarda to`plangan. Ular tarkibida bir-biridan farq qiladigan r-RNK turlari -5S, 8S, 28S lar aniqlangan. Ularning molekulyar massasi 1,5-2 mln ga teng va 4000-6000 mononukleotid qoldig`idan tashkil topgan. R-RNK hujayrada oqsillar bilan birikib, ribonukleoproteid zarrachalarini tashkil qiladi. Ribosom RNKlar oqsil sintezlovchi organoidlarning strukturasini tashkil qilishda ishtirok etadilar. Ribosom RNKlardan (28S, 18S va 5S) ayrimlari yadrochada joylashadi. Ribosom RNK 2-10% ni yadrodagi geterogen yadroli (g-ya RNK) RNK tashkil qilib, ular m-RNK ning dastlabki shakllanishida ishtirok etishi aniqlangan.
Oqsil biosintezining asosiy mexanizmi ribosomalarda sodir bo`ladi. Ribosomalar oqsil va RNK dan tashkil topgan ribonukleoproteid (RNP) zarrachalaridir. Hujayrada ularning soni 104 (prokariot) dan 106 (eukariot)gacha bo`ladi. Ribosomalar asosan tsitoplazma, yadrocha, mitoxondriy xloroplastlarda uchraydi. Ular ikkita subbirliklardan tashkil topgan. Hajmi va molekulyar massasi bo`yicha ribosomalar uch guruhga bo`linadi: 1. 70S ribosom prokariotlarga tegishli bo`lib, 30S va 50S subbirliklardan tashkil topgan. 2. 80S ribosom eukariotlarga tegishli bo`lib, 40S va 60S birliklardan tashkil topgan. 3. mitoxondriya va xloroplastlar ribosomi bo`lib, 70S ni tashkil qiladi.
80S ribosomning kichik birligi bir molekula RNK (18S) va 33 xil oqsil molekulasidan tashkil topgan. Katta birlikda esa, uch xil RNK (5S, 8S, 28S) va 50 ga yaqin oqsil molekulasidan iborat. Ribosoma oqsillari ribosomaning strukturasini mustahkamlashda va fermentativ vazifani bajarishda ishtirok etadilar. Ribosomada kichik va katta birliklar o`zaro magniy ionlari orqali bog`lanadilar. Magniy (Magnesium), Mg - Mendeleyev davriy sistemasining II guruhiga mansub kimyoviy element; ishkoriy - yer metallarga kiradi. Tartib rakami 12, atom massasi 24,305. Tabiiy Magniy 3 ta barqaror izotopdan iborat. Ribosomada ikkita jo`yak (ariqcha) bo`lib, biri m-RNK ni bog`lashda, ikkinchisi esa polipeptid zanjirini uzaytirishda hizmat qiladi. Bulardan tashqari, ribosomada ikkita markaz joylashgan. Birini aminoatsil (A-markaz), ikkinchisi peptidil (P-markaz) bo`lib, ular oqsil sintezini amalga oshirishda xizmat qiladi.
2. RNK ning ikkinchi guruhi transport RNK (t-RNK) deb ataladi. Bu umumiy RNKning 10-15% ini tashkil etadi. Uning 60 dan ortiq turi ma'lum. Ularning tarkibida 75-90 ta nukleotid qoldig`i bo`lib, molekulyar massasi 25000-30000 ga teng. Ular oqsil sintezida aminokislotalarni ribosomaga yetkazadi. Hujayrada har bir aminokislota uchun bir, ikki yoki ko`proq t-RNK to`g`ri keladi. T-RNK lar qanday aminokislotalarni tashilishiga qarab t-RNKval, t-RNKley va hokazo shaklida yoziladi. Uning umumiy tasviri "beda bargi"ni eslatadi (5-rasm)
5-rasm. t-RNK molekulasining beda bargi modeli.
T-RNK chizmasidan ma'lumki, uning bir tomoni G, ikkinchi uchi esa SSA bilan yakunlanadi. Aminokislota har doim adeninga bog`lanadi. Mazkur molekulaning zanjirida triplet antikadoni bo`lib, oqsil sintezida m-RNKning kadoniga mos kelsa, t-RNK aminokislotani ribosomaga "uzatadi".
Hozirgi kunda 300 dan ortiq t-RNK larning nukleotid qatori aniqlangan. Molekula tarkibida purin va pirimidin azot asoslarining metillangan hosilalari uchraydi. Minor komponentlarga yana t-RNK tarkibida digidrouridin va psevdouridinlar kiradi. T-RNK birlamchi, ikkilamchi va uchlamchi strukturaga ega.
3. RNK ning uchinchi turi informatsion RNK (i-RNK) yoki vositachi m-RNK (mesenjer) deb ataladi. RNK ning bu turi umumiy RNK ning 5% ini tashkil etadi. U ham sitoplazmada va yadroda uchrab, nukleotid tarkibi bo`yicha DNK molekulasini muayyan bir qism nukleotidlarning nusxasi hisoblanadi. Bu RNK DNK molekulasidagi axborotni oqsil sintezlaydigan orgonoid-ribosomalarga olib boradi. I-RNKning molekulyar massasi bir millionga yaqin bo`lib, ularning nukleotid tarkibi sintezlanayotgan oqsilning molekulyar og`irligiga qarab har xil bo`ladi. I-RNK ning sintezlanishi yadroda boshlanib, so`ng sitoplazmaga o`tib ribosomaga o`rnashadi va oqsil sintezida qolip
(matritsa) rolini bajaradi.
Informatsiya RNK bir necha qismlardan tashkil topib, uning informativ qismi oqsil sintezida matritsa vazifasini bajaradi. Informativ bo`lmagan qismi poliadenin fragmentlaridan tashkil topgan (50-400 nukleotid qoldig`idan iborat). I-RNK molekulasidagi poli A yonida 30 nukleotiddan tashkil topgan aktseptor qismi bo`lib, u ribosoma bilan bog`lanishda ishtirok etadi. Molekulaning 5/ oxirida alohida struktura bo`lib, uni KEP (inglizcha cap-qalpoq) deb ataladi. U 7-metil guanozintrifosfat bo`lib, RNKni ferment ta'siridan saqlab, translyatsiyada ishtirok etadi. I-RNK molekulasidagi noinformativ qismi, molekulani bir me'yorda turishini ta'minlaydi. Informatsiya RNKning sintezi yadrodan boshlanib, sitoplazmada yakunlanishiga "protssesing", ya'ni RNK ning yetilish jarayoni deyiladi.
Viruslar RNKsi alohida guruhni tashkil etadi. U birinchi navbatda vazifasi jihatidan hujayralar RNKsidan farq qiladi. Ularni genetik RNK deb ham ataladi. Uning molekulyar massasi katta bo`lib, 106-107 atrofida bo`ladi.
RNK tuzilishi. Ribonuklein kislotalar (RNK) ning kimyoviy tuzilishi DNK ga o`xshash, faqat RNK tarkibida timin o`rnida uratsil va dezoksiriboza o`rnida riboza uchraydi. Ular asosan UMF, SMF, AMF va GMF lardan tashkil topgan. RNK ham nukleotidlarning bog`lanishi xuddi DNK ga o`xshash, ya'ni nukleotidlar o`zaro fosfodiefir bog`lari orqali birikadilar. RNK molekula tarkibida oz miqdorda bo`lsa-da, 5-metiltsitozin, 1-metilguanin va psevdouratsillar uchraydi.
RNK molekulasi bitta polenukleotid zanjiridan tashkil topgan bo`lib, uning fazoviy konfiguratsiyasi beqaror bo`ladi. RNK ning ayrim qismlari bir-biriga yaqin kelib, o`zaro vodorod bog`lari bilan birikadi va spiral struktura hosil qiladi. Bunday strukturalar RNK xillariga qarab har xil shaklda bo`ladi.
RNK ning turlari masalan r-RNK, i-RNK va t-RNK lar o`zlariga xos makromolekula struktura tuzilishiga ega. RNKlarning molekulasida spirallashgan qismlar bilan bir qatorda spiral bo`lmagan joylar ham uchraydi. Akademik A.S.Spirinning ko`rsatishicha, eritmaning ion kuchi, harorati va boshqa omillarga qarab, RNK ning makromolekulalari har xil strukturaga ega bo`lishi mumkin.
2.3.Nuklein kislotalar almashinuvi haqida umumiy tushuncha
Molekulyar biologiya, molekulyar genetika, gen muhandisligi va biotexnologiya fanlarining shakllanishida va hozirgi kunda jamiyat hayotida yetakchi o`rin egallab turishida nuklein kislotalar va ularning metabolizmi asosiy o`rin egallab kelmoqda.
Ozuqa mahsulotlari tarkibida nukleoproteinlar ma'lum miqdorda bo`lib, ovqat hazm qilish jarayonida oshqozon va ichak suyuqliklari tarkibidagi HCl va proteolitik fermentlar ta'sirida oqsil va nuklein kislotalarga parchalanadi. Mahsulot - iqtisodiy faoliyatning ashyolar va xizmatlarda mujassam etilgan natijasi. Uning moddiy-buyum shakli moddiy M. koʻrinishiga ega. Maʼnaviyat sohasida gʻoya, ixtiro va kashfiyotlar, yangi texnologiyalar, i.t. Nuklein kislotalar nukleazalar deb ataladigan fermentlar ta'sirida mononukleotidlarga ajraladi. Nukleazalar gidrolizlaydigan nuklein kislotalar turiga qarab dezoksiribonukleaza (DNK-aza) va ribonukleazalar (RNK-aza) ga bo`linadi.
Oshqozon osti bezi suyuqligi tarkibida DNK-aza va RNK-aza fermentlari bo`lib, ular ta'sir chegarasiga qarab quyidagi guruhlarga bo`linadi:
● zanjirdagi ichki nukleotidlararo bog`larga-endonukleazalar, ohirgi nukleotid qoldiqlariga-ekzonukleazalar ta'sir qiladi;
● bir zanjirli yoki ikki zanjirli nuklein kslotalarni parchalovchilar ;
● murakkab efir bog`lari 3' yoki 5' bo`lgan holda ta'sir etuvchilar;
● nuklein kislotalarni α yoki bog`lariga ta'sir etuvchilar;
5' - F – N – F – N – F – N – F – 3'
-guruh -guruh
Н – nukleozid; F – Fosfst.
●purin yoki pirimidin azot asoslari bo`yicha ta'sir etuvchi fermentlar;
●restriktaza asosida ta'sir etuvchi enzimlar.
DNK va RNKlarning degradatsiyasi gidrolitik va fosforilitik nukleazalar ishtirokida sodir bo`ladi. Fosforilitik parchalanishda jumladan, RNK molekulasidan nukleotid qoldig`i noorganik fosfat kislotasiga uzatiladi.
RNKn Н3РО4 RNKn-1 NADF (nukleoziddifosfat)
Ushbu reaksiya hujayradagi noorganik fosfat kislota konsentratsiyasini bir me'yorda saqlanishida hizmat qiladi.
RNK -aza va DNK-azalarning hujayradagi vazifalari bir xil bo`lmaydi. Masalan, pankreatik ribonukleaza (RNK - aza I ) ekzo-va endonukleaza xususiyatiga ega bo`lib, turli xil RNK larni parchalaydi. Bular bilan bir qatorda yuqori spetsifik to`qimali RNK-azalar bo`lib, ular RNK-dagi muayyan bog`larni uzishda xizmat qiladi. Bu reaksiya ribosom va transport RNK larni shakllanishida ishtirok etadi.
Oshqozon osti bezining tarkibidagi DNK - aza bir zanjirli molekulani 5' tomonidagi fosforil guruhidan boshlab oligodezoksiribonukleotidlargacha parchalaydi. Taloq tarkibida aniqlangan DNK-aza II, DNK ning ikkita zanjiridagi 3'- 5'- fosfodiefir bog`larini katalizlab, 3'-fosfooligonukleotidlarni hosil qiladi.
Restriktaza fermentlari DNK-azaga o`xshab, DNK molekulasini depolimerlash jarayonini muayyan nuqtalardan boshlaydi. Restriktazalar yuqori spetsifiklikka ega bo`lib, ma'lum azot asoslari bo`yicha DNK molekulasini gidrolizlaydi. Bu fermentlar fag va viruslarga tegishli DNK molekulasini nukleotid qatorini aniqlashda, genetik muhandisligida keng qo`llaniladigan rekombinativ DNK (gibrid) tayyorlashda ishlatiladi.
Shunday qilib, oshqozon-ichak yo`lidagi bir qator fermentlar ovqatdagi nuklein kislotalarni nukleotid va nukleozid darajasigacha parchalaydi. Нosil bo`lgan mahsulotlar qonga so`rilib, hujayralarga yetkaziladi. Nukleotidlar nuklein kislotalar sintezida ishtirok etishi bilan birga organizmdagi boshqa metabolitik jarayonlarda ham qatnashadilar. Nukleotidlar nukleozidlar, purin va pirimidin asoslari, riboza va dezoksiribozalarga parchalanadi, yangidan sintezlanib, bir-biriga o`tadi. Bu o`zgarishlar turli fermentlar ta'sirida, bir qator oraliq bosqichlari orqali sodir bo`ladi.
2.4. DNK va RNK sintezi
Nuklein kislotalarning sintezi uchun DNK zanjiri, oqsil biosinteziga matritsa (qolip) sifatida i-RNK xizmat qiladi. DNK ning sintezi DNK-matritsaning ikki zanjirida, RNK sintezi esa uning bir zanjirida amalga oshadi. Aksariyat holatda DNK zanjiri bir-biridan ajralgan va tegishli sharoit asosida sodir bo`ladi. Biopolimerlarning shakllanishida matritsadan tashqari yana substratlar, reaksiyani katalizlovchi fermentlar zarur bo`ladi. DNK sintezida substrat sifatida dezoksiribonukleozidtrifosfat, RNK uchun ribonukleozidtri-fosfatlar bo`lishi kerak. Oqsil sintezida esa substrat vazifasini aminoatsil-t-RNK bajaradi.
Nuklein kislotalarning matritsa sintezida ishtirok etuvchi fermentlar DNK-yoki RNK-polimerazalardir. Ayrim holda i-RNK faqat oqsil sintezida matritsa bo`lmasdan, balki DNK biosintezi uchun ham qolip vazifasini bajarishi mumkin. Bunday jarayonni teskari transkriptaza fermenti bajaradi. Biopolimerlarning matritsali uch xil sintezi uch bosqichdan iborat: a) initsiatsiya-ikki monomerdan polimerning boshlanishi; b) elongatsiya-polimer zanjirining uzayishi; v) terminatsiya-matritsali sintezning yakunlanishi. Prokariot va eukariot organizmlarda DNK ning sintezi bir xil bo`lishi kuzatiladi. Mazkur sintez asosida azotli asoslarning komplementarlik tizimi (A=T, G=S) bo`lib, bu jarayon har bir tur organizmning DNKsidagi nukleotid qatorini faqat ota-onasidagina bo`lmasdan, balki keyingi avlodlarga ham qat'iy bir xil holatda uzatilishini ta'minlaydi.
DNK sintezi (replikatsiya)
DNK-matritsasida DNK molekulasining ikki martadan ko`payish jarayonini replikatsiya deb ataladi. Replikatsiya reaksiyasining ketishi uchun bir zanjirli DNK-matritsa, dezoksinukleozidtrifosfatlar, fermentlar, magniy ionlari va ikki zanjirli DNK molekulasini bir biridan ajratuvchi oqsil omillari bo`lishi zarur. DNK biosintezini umumiy tarzda quyidagi ko`rinishda yozish mumkin:
DNK biosintezi matritsa (qolip) DNKdan komplementar nusxa olish, ya'ni replikatsiya orqali amalga oshiriladi. Qo`sh spiralni bir-biridan ajratuvchi oqsil ta'sirida nukleotid zanjirlari bir-biridan ajraladi. Makromolekula birdaniga bir zanjirli dezoksipolinukleotidga aylanmasdan, balki ma'lum qismlargina ayri hosil qiladi. Prokariotlarda DNK molekulasi halqa shaklida bo`lib, ma'lum yerlaridan ori-sayt (Origin-replikatsiyani boshlanishi) boshlanib, DNK zanjiri ikkiga ajralgan ayri qarama-qarshi tomonlarga harakatlanadi. Eukariotlarda ori-saytlar ko`p miqdorda bo`lganligi uchun replikatsiya DNK molekulasining ko`p qismlaridan boshlanishi aniqlangan. DNK molekulasida AT jufti qayerda ko`p bo`lsa, o`sha nuqtalarda replikatsiya boshlanadi, chunki GS juftidagi bog`ni uzishga nisbatan AT bog`larni ajratish osondir.
Replikatsiyaning initsiatsiyasi
Hujayralarning bo`linishi DNK molekulasini replikatsiyasiga sababchi bo`ladi. DNK molekulasini ikkiga ajralishi xelikaza fermenti ta'sirida bo`ladi. Bu ferment DNK molekulasi orasida joylashib, zanjirni despirallab, ikkiga ajratadi. Mazkur jarayon ATF ishtirokida sodir bo`ladi. DNK molekulasidagi zanjirning yechilishi juda tez va muttasil bo`lganligi uchun DNK molekulasining ayrim yerlarida qo`shimcha bog`lar hosil bo`lib qoladi. Bunday bir-birlariga o`ta o`ralib ketgan qo`shimcha molekulalarni topoizomeraza fermentlari parchalab, yo`qotib turadi. Bunday fermentlarni girazalar deb ham ataladi. Ikkiga ajralgan DNK molekulasini stabil, turg`un holatda ushlab turadigan oqsillar mavjud bo`lib, ular DNK molekulasini qaytadan rekombinatsiyaga to`sqinlik qiladi. Mazkur oqsil SSB (single strand binding) deb ataladi. Shunday qilib, ikkiga ajralgan DNK, hosil bo`lgan replikativ ayri, ferment va substratlar DNK replikatsiyasi uchun boshlang`ich bosqich hisoblanadi.
Replikatsiya jarayonida qatnashadigan oqsillar va ularning vazifalari 1-jadvalda keltirilgan.
DNK ning sintezi bevosita DNK-polimeraza fermenti ishtirokida amalga oshadi. Prokariotlarda bir necha xil DNK-polimerazalar aniqlangan. DNK-polimeraza I polifunksional ferment bo`lib, polimeraza va nukleaza faolligiga
Replikatsiyada qatnashuvchi oqsil xillari
2-jadval
Oqsillar
|
Asosiy vazifalari
|
DNK-polimeraza
|
Dezoksiribonukleotidlarni polimerlash
|
Xelikazalar
|
DNK zanjirini ajratish
|
Topoizomerazalar
|
Qo'shimcha hosil bo'ladigan molekulalarni relaksatsiya qilish
|
Praymaza
|
RNK-praymerni sintezlash
|
Oqsil SSB
|
Ikkiga ajralgan DNK zanjirini qaytadan rekombinatsiya qilinishiga yo'l bermaydi
|
DNK-ligaza
|
Okazaki fragmenlarini DNK zanjiriga ulash
|
ega. Bu ferment DNK ning reparatsiyasida ishtirok etadi. DNK-polimeraza II ning vazifasi aniq emas. DNK polimeraza III fermentining vazifasi boshqa polimerazalarga qaraganda ko`p ekanligi aniqlangan. Xuddi shu ferment DNK molekulasini ko`payib borishida bevosita ishtirok etadi. Ammo, shu narsa aniqlanganki, DNK-polimeraza III mustaqil ravishda yangi DNK molekulasiga bog`lana olmaydi va yangi molekula sintezlay olmaydi. Demak, DNK molekulasi sintezini boshlovchi boshqa struktura bo`lishi kerak. Shunday struktura vazifasini RNK fragmenti bajaradi. DNK-polimeraza III RNK fragmentiga bog`lanadi. Bu fragmentni praymer deb atalib uning shakllanishida praymaza ishtirok etadi.
Eukariotlarda ham bir necha xil DNK-polimerazalar aniqlangan ((, , , , ). Eukariot organizmlarda asosiy DNK-polimeraza ferment hisoblanadi. DNK-polimeraza prokariotlardagi DNK-polimeraza I ga o`xshaydi. DNK polimeraza mitoxondriya DNK sining sintezida ishtirok etadi.
Eukariotlardagi DNK-polimeraza bir sekundda 100 nukleotidlarni DNK molekulasiga bog`laydi, bu prokariotlardagi fermentlarga nisbatan 10 marta faolligi past hisoblanadi.
Replikatsiyaning elongatsiyasi
DNK molekulasining sintezi praymer oxirida DNK-polimeraza III fermenti ishtirokida boshlanadi. Sintez matritsa asosida 5' → 3' yo`nalishi bo`yicha ikki zanjirda bir vaqtda sodir bo`ladi. Ma'lumki, DNK zanjiri antiparallel bo`lganligi uchun, yangi sintezlanayotgan molekula ham qarama-qarshi tomonga uzayib borishi kerak. Bu jarayonda ikki xil ferment ishtirok etishi zarur edi. Aslida bu reaksiyani bitta ferment - DNK-polimeraza katalizlaydi. Shunga asosan, A.Korinberg DNK zanjirining o`sish jarayonida molekulaning ayrim yerlari uzilgan, ochiq joylar bo`lishi mumkin, degan xulosaga kelgan. Keyinchalik bu g`oya yapon olimi R.Okazaki tomonidan tajriba asosida isbotlangan. Olim har ikkala zanjir bir vaqtda replikatsiya qilinganda, bir zanjir uzluksiz, ikkinchi yangi zanjir esa kalta fragmentlar shaklida sitezlanishini kashf etdi. Uzluksiz sintezlanadigan zanjir "boshlovchi" uzilib sintezlanadigani "orqada qoluvchi" zanjir deb ataladi. Okazaki bo`lakchalarining sintezi uchun tomizg`i sifatida RNK ning kichik qismlari kerak. Chunki DNK-polimerazaning o`zi zanjirni uzaytira olmaydi. RNK tomizg`i kalta zanjirli RNK bo`lib, uning 3' uchiga birin-ketin dezoksiribonukleotid qoldiqlari birikadi (6-rasm). DNK fragmentlari shakllangandan so`ng DNK dagi ribonukleozid qoldiqlari ribonukleaza yoki RNK-aza H deb ataluvchi fermentlar orqali ajratiladi.
|
6-rasm
Replikatsiya ayrisi
|
Praymerlar degradatsiyasida DNK-polimepaza I ishtirok(7-rasm) etadi. Bu ferment polimeraza va nukleazalik xususiyatiga ega. Mazkur enzimda ikkita markaz bo`lib, birinchisi praymerni degradatsiya qilsa, ikkinchisi esa DNK molekulasi sintezida hosil bo`lib qoladigan oraliq-bo`shliqlarni dezoksi-ribonukleozidfosfatlar bilan to`ldirib turadi.
Replikatsiyaning terminatsiyasi
Prokariot va eukariot organizmlarda DNK sintezini to`xtatadigan maxsus terminatorlar mavjud. DNK-polimeraza fermenti shu nukleotid qatoriga yetganda, DNK molekulasining sintezi nihoyalanadi.
DNK-polimerazaning ta'sir qilish mexanizmi eukariot va prokariotlarda o`xshash bo`lsa ham, replikatsiya jarayonida ayrim farqlar bor. Eukariot xromosomalari chiziqli strukturaga ega bo`lib, ikki zanjirda riplikon qismlari ko`p joylashgan. Shularga mos keladigan terminatorlar ham mavjud. Eukariotlarda DNK chiziqli bo`lishi, prokariot organizmlarida esa, halqa shaklda bo`lishi bilan farqlanadi. Yuqoridagilardan ma'lumki, DNK replikatsiyasi jarayonidagi boshlovchi zanjir to`liq holda replikatsiyalanadi. Ammo, kechikadigan zanjirdagi 3'- tarafda joylashgan praymer parchalanib, DNK-polimeraza fermenti orqali replikatsiyaga uchramaydi. DNK zanjirining qisqarmasligini ta'minlaydigan xromosoma oxirida telomeralar deb ataluvchi qismlar bo`lib, ular replikatsiyaga uchramaydilar. Aynan shu yerlarda DNK dagi praymer sintezlanadi va replikatsiyaning to`liq jarayoniga ta'sir qilmaydi. Telomera qayta sintezlanmaydigan nukleotid qoldiqlaridan iborat. Uning sintezida RNK matritsa sifatida xizmat qiladi. Maxsus ferment telomeraza teskari transkriptaza asosida telomer fragmentlarini xromosomalar bir butunligini saqlash uchun uning 3'-oxiriga ulaydi.
|
Boshlang`ich DNK molekulasi
|
DNK zanjirining ajralishi
|
Boshlang`ich DNK molekulasini ikkita nusxasi
|
7-rasm.DNK replikatsiyasi
DNK REPARATSIYASI
Makromolekula bo`lgan DNK zanjirining matritsali sintezi bo`lmish replikatsiya jarayonining biror nuqtasida molekulyar xatolik ro`y bersa, maxsus fermentlar tizimi tuzatib, ta'mirlab, to`ldirib turadi. Bu jarayonni reparatsiya jarayoni deb ataladi. Bir zanjirli DNK replikatsiyasida uzilish, xatolik yuz bersa, DNK-polimeraza, DNK-ligaza fermentlari orqali tuzatiladi. DNK-polimeraza III esa azot asoslarini ketma- ketligini, nukleotidlar bog`lanishini nazorat qiladi. DNK ultrabinafsha nur ta'sirida ayrim qismlarning kimyoviy bog`lari o`zgarib, timinli dimer hosil bo`ladi. Reparatsiya fermentlari shunday tabiiy bo`lmagan dimerlarni parchalaydi. Hosil bo`lgan bo`shliqni oligonukleotidlar orqali DNK-polimeraza I fermenti to`ldiriladi. Mazkur fragmentlar DNK-ligaza enzimlari tufayli DNK molekulasiga kovalentli bog`laydi. Shu asnoda shikastlangan DNK molekulasi tabiiy holatga keltiriladi.
Yuqori harorat ta'sirida purin nukleotidlari azot asoslaridan ajralib, replikatsiyada ishtirok eta olmay qoladi. Bu jarayon reparatsiyasi maxsus ferment apurinli endonukleaza orqali amalga oshadi. Bu reaksiyalar ham timinli dimerlar reparatsiyasiga o`xshaydi.
DNK molekulasidagi azot asoslarining turli xil kimyoviy alkillash asosida hosil bo`lgan metillangan birikmalari DNK-glikozilaza degan ferment guruhlari orqali reparatsiya qilinadi. Shikastlangan nukleotidlardan azot asoslari ajratilsa ham, uglevod, fosfor qoldiqlari o`zgarmaydi. Ajratilgan alkillangan azot asoslari o`rniga tabiiy azot asoslarini DNK-glikozilaza fermentlar DNK zanjiriga bog`laydi.
DNK sintezida xatolik reparatsiya orqali tuzatilmasa, replikatsiya jarayoni to`g`ri kechmaydi. DNK molekulasidagi bunday o`zgarishlarni mutatsiya deb ataladi. Mutatsiyalar o`z-o`zidan (spontanli) va indutsirlanish asosida bo`lishi mumkin. Organizmda DNK molekulasida o`z-o`zidan mutatsiya bo`lish chastotasining ehtimoli juda kam bo`lib, 10-5-10-8 ga teng. DNK molekulasidagi mutatsiyalar aksariyat tashqi omillar ta'sirida (radiatsiya, viruslar, kimyoviy agentlar) sodir bo`ladi. Genomga ta'sir qiluvchi mutagenlar ichida atrof-muhitning ifloslanishiga sabab bo`luvchilar xavfli hisoblanadi. Sanoat chiqindilari suv va havoni buzilishi genomga salbiy ta'sir qilishi mumkin. Oziq-ovqatga qo`shiladigan bo`yoqlar, stabilizatorlar, yoqimli ichimli moddalarning ayrimlari mutagen bo`lganligi uchun ularning ishlatilishi hozirgi kunda qat'iy nazoratga olingan. Ko`pchilik dorivor moddalar ham mutagen bo`lib, ularning genomga ta'sir qilishi aniqlanmoqda.
|