ДНК

ДНК (тереяҙма, дезоксирибонуклеи́н кислотаһы) — ике сынйырҙан  торған биополимер. Һәр сынйыр — регуляр булмаған полинуклеотид  булып тора. 

Төп функцияһы:бөтә тереклектең генетик  мәғлүмәтен һаҡлау, ғәмәлгә ашырыу  һәм нәҫелдән нәҫелгә тапшырыу.

Дөйөм мәғлүмәттәр

Мономерҙары дүрт төр дезоксирибонуклетид: цитозин, тимин, аденин, гуанин.

Дезоксирибонуклеотидтарҙың дөйөм төҙөлөш схемаһы: азотлы нигеҙ  — дезоксирибоза — Фосфор кислотаһы ҡалдығы.

Дезоксирибонуклеотидтар бер - береһенән азотлы нигеҙ буйынса ғына айырылалар:пиримидиндар төркөмөнән —цитозин менән тимин; пуриндарҙан — аденин менән гуанин.

Тупланыу урындары:эукариоттарҙа күҙәнәк ядроһында (төп өлөшө), митохондрияларҙа һәм пластидтарҙа; прокариоттарҙың цитоплазмаһында.

Химик тәбиғәте   буйынса ДНК оҙон полимер молекула була. Эҙмә-эҙ тоташҡан  нуклеотидтарҙан тора. 

Теҙмәләге нуклотидтар араһындағы  бәйләнеште  береһенең  дезоксирибозаһы  менән икенсеһенең  фосфор кислотаһы ҡалдығы  төҙөй. 

Был поляр булмаған ковалент бәйләнеш (фосфодиэфирлы бәйләнеш) бик ныҡ була.Тиҙ генә ысҡынып, емерелеп бармай.

Дезоксирибонуклеин кислотаһына ҡылыҡһырлама
Бөтә күҙәнәктәрҙә лә — хайуандарҙа ла, үҫемлектәрҙә лә — нәҫел информацияһын һаҡлау роле ДНК-ға ҡайтып ҡала. 

ДНК молекулаһы спираль яһап береһе икенсеһе тирәләй үрелгән ике сынйырҙан  тора. 

ДНК-ның бындай спирале ҙур түгел, 2 нм тирәһе. Оҙонлоҡҡа ул унар мең тапҡыр ҙурыраҡ — ул йөҙәр мен нанометрға етә. 

Ә бит иң эре аҡһым молекулаһының һуҙылған килеш оҙонлоғо 100—200 нм-ҙан ашмай. Шулай итеп, ДНК молекулаһы буйына бер-бер артлы меңәрләгән аҡһым молекулаһы тығыҙлап һалынырға мөмкин. 

ДНК-ның молекуляр массаһы ифрат ҙур — ул унар, хатта йөҙәр миллионға етә. Бындай молекулаларҙы макромолекулалар  тип атайҙар.

ДНК-ның  һәрсынйыры нуклеотидтарҙан торған мономерҙарҙан яһалған полимерҙы тәшкил итә. Нуклеотид өс матдә ҡалдығының химик берләшмәһенән: азотлы нигеҙҙән, углеводтан (моносахаридтан-дезоксирибозанан) һәм фосфор кислотаһынан тора. 

Бөтә органик донъяның ДНК-һы дүрт төр нуклеотидтың берләшмәһенән барлыҡҡа килгән. Бөтә дүрт нуклеотидтың да углеводы һәм фосфор кислотаһы бер төрлө.

Нуклеотидтар тик азотлы нигеҙҙәре буйынса ғына айырыла. 

Шуға ярашлы уларҙы: азот нигеҙле аденинлы нуклеотид (ҡыҫҡаса А), гуанинлы нуклеотид (Г), тиминлы нуклеотид (Т) һәм цитозинлы нуклеотид (Ц) тип атайҙар. Ҙурлыҡтары буйынса А Г-ға, Т Ц-ға тигеҙ, А менән Г-ның дәүмәле Т менән Ц-ға ҡарағанда ҙурыраҡ.

ДНК сынйырында  нуклеотидтар бер нуклеотидтың углеводы һәм күрше нуклеотидтың фосфор кислотаһы аша тоташа. Улар ныҡлы ковалент бәйләнеш менән тоташҡан.

Шулай итеп, ДНК-ның һәр сынйыры полинуклеотидты тәшкил итә. Был — нуклеотидтарҙың билдәле бер ҡәтғи тәртиптә урынлашҡан оҙон сынйыры.

ДНК-ың сынйырҙары азотлы нигеҙҙәре аша  «тоташып» икеләтә спираль барлыҡҡа килтерә. Был нигеҙҙәр бер-береһенә водородлы бәйләнеш барлыҡҡа килерлек дәрәжәлә бик ныҡ яҡын килә.

Тоташыусы нуклеотидтарҙың урынлашыуында мөһим законлылыҡ бар: бер сынйырҙағы А ҡаршыһына һәр ваҡыт икенсе сынйырҙа Т тура килә, ә бер сынйырҙағы Г ҡаршыһына һәр ваҡыт Ц тура килә.

Нуклеотидтар тик шундай тәртиптә урынлашҡанда ғына  икеләтә спиралдең бөтә оҙонлоғо буйынса сынйырҙар араһында бер тигеҙ алыҫлыҡ булдырыла. 

Бер-береһенә ҡаршы урынлашҡан нигеҙҙәр араһында водородлы бәйләнештәрҙең иң күп һанының барлыҡҡа килеүе тәьмин ителә (Г менән Ц араһында өс водородлы бәйләнеш һәм А менән Т араһында ике водородлы бәйләнеш).

Бындай тап килеүҙәрҙең һәр береһендә ике нуклеотид та бер-береһен тулыландырып торған кеүек була. «Тулыландырыу» һүҙе латин телендә «комплемент» тип атала. 

Шуға күрә Г өсөн Ц, ә Т өсөн А комплементтар булып тора. Әгәр ДНК-ның бер сынйырының ниндәйҙер өлөшөндә А, Г, Ц, Т, А, Ц, Ц бер-бер артлы килһә, икенсе сынйырҙың ҡаршы өлөшөндә уларға комплементар булған Т, Ц, Г, А, Т, Г, Г урынлаша. 

Шулай итеп, бер сынйырҙа нуклеотидтарҙың урынлашыу тәртибе билдәле булһа, комплементар принцип буйынса икенсе сынйырҙа ниндәй нуклеотидтар урынлашасағы шунда уҡ асыҡлана.

Күп һандағы водородлы бәйләнештәр ДНК сынйырҙарын ныҡлы тоташтыра, был молекулаға тотороҡлолоҡ бирә һәм шул уҡ ваҡытта уның хәрәкәтсәнлеген һаҡлай: дезоксирибонуклеаза ферменты тәьҫирендә ул еңел тағатыла.

ДНК күҙәнәктең ядроһында, шулай уҡ митохондрияларында, хлоропластарында урынлашҡан. Ядрола ДНК хромосомалар составына инә, унда аҡһымдар менән берләшмә хәлендә тора.

Эукариоттар (хайуандар, үҫемлектәр һәм бәшмәктәр) күҙәнәктәрендә ДНК-ның күҙәнәк үҙәктәрендәге хромосомалар составында була, һәм шулай уҡ күҙәнәк эсендәге органоидта (митохондрияларҙа һәм пластидтарҙа) бар.

Прокариот организмдарҙа  ДНК молекулаһы цитоплазмала урынлашҡан һәм  аҡһымдар менән бәйләнмәгән.Ул таяҡ  йәки ҡулса формаһында була.

 ДНК-ың Уотсон-Крик буйынса моделы 
XX быуаттың 50-се йылдарына тиклем ДНК-ың төҙөлөшө һәм нәҫел мәғлүмәтенең нисек тапшырылыуы билдәле булмай.

ДНК-ың икеләтә сынйырҙан торған моделы 1953 йылда Френсис Крик һәм Джеймс Уотсон тарафынан тәҡдим ителә. Улар был асышҡа Морис Уилкинс һәм Розалинд Франклин тарафынан яһалған рентгеноструктур тикшеренеү һәм «Чаргафф ҡағиҙәһе» нигеҙендә өлгәшәләр.

«Чаргафф ҡағиҙәһе» буйынса ДНК молекулаһында пурин һәм пиримидин нигеҙле нуклеотидтар нисбәте 1:1.

Һуңғараҡ ДНК-ың Уотсон-Крик моделы иҫбатлана. 1962 йылда шул асыш өсөн Фрэнсис Крик, Джеймс Уотсон һәм Морис Уилкинсҡа физиология йәки медицина буйынса Нобель премияһы бирелә (уларҙың асышына мәрхүмә Розалинд Франклиндың рентгенограммалары ярҙам иткән, ләкин мәрхүмдәргә премия бирмәйҙар).

 Моделдың төп һыҙаттары 

1.Һәр ДНК молекулаһы үҙәк күсәр тирәләй спираль яһап, береһе икенсеһе тирәләй үрелгән ике оҙон полинуклеотид сынйырҙан тора. Был сынйырҙар азотлы нигеҙҙәре яғы менән бер-береһенә ҡаршы торалар. Йәғни, сынйырҙар үҙ-ара антипараллель. Күпселек ДНК молекулаларының спирале уң яҡҡа ҡарап төрөлгән.

2. Һәр нуклеотид спиралдың үҙәк күсәренә перпендикуляр булған яҫылыҡта урынлашҡан.

3. Ике сынйырҙы бер-береһе менән ҡара-ҡаршы урынлашҡан азотлы нигеҙҙәр (парҙар) бәйләй.

4. Азотлы нигеҙҙәрҙең парлашыуы ҡәтғи үҙенсәлекле: парҙағы нуклеотидтарҙың углевод компоненттары араһы теүәл — 1,1 нм.

5. Пурин нигеҙ пиримидин нигеҙ менән генә парлаша ала. Шулай итеп, мөмкин булған парҙар: АТ һәм ГЦ.Аденин һәм тимин араһында ике водородлы бәйләнеш, гуанин һәм цитозин араһында өс водорородлы бәйләнеш барлыҡҡа килә.

6. Бер сынйырҙағы нуклеотидтар теҙмәһе икенсе сынйырҙағы теҙмәгә ҡәтғи комплементар.

7. ДНК молекулаһының диаметры 2 нм.

8.Сылбырҙа нуклеотидтарҙың азотлы нигеҙҙәре араһы — 0,34 нм. 10 нуклеотид спиралдең бер боролошон яһай. Шулуй итеп, спиралдең боролоштары араһы —3,4 нм.

9. А—Т парының молекуляр массаһы — 617 дальтон, Г—Ц парыныҡы — 618 дальтон.

ДНК молекулаһының был варианты В-форма тип атала һәм күпселекте тәшкил итә.Әммә һуңғы йылдарҙа А-,С-,Z-формалары барлығы ла асылған.
.

ДНК молекулаһының төҙөлөш кимәлдәре

1.Спираль формаһында төрөлгән  полинуклеотид сынйыр - беренсел төҙөлөш кимәле булып тора. Йәғни, сынйырҙағы  3’,5’-фосфодиэфир бәйләнештәр яһап тоташҡан нуклеотидтар теҙмәһендәге эҙммә-эҙлелек һәм дөйөм һаны ҙың. Шулай итеп һәр сынйырҙың бер осо —  3’-ос (дезоксирибоза) һәм икенсеһе  5’-ос(фосфатный) булып тора.Уларҙың генетик мәғлүмәткә эйә өлөштәре  структур гендар тип атала.

2.Ике сынйырлы  спираль молекула – икенсел төҙөлөш кимәле булып тора. Сынйырҙар бер-береһенә  — антипараллель. Уларҙы  комплементар азотлы нигеҙҙәрараһында барлыҡҡа килгән водород бәйләнештәре тотоп тора. Һәр спираль боролошон  10 нуклеотид төҙөй һәм оҙонлнғо  3,4 нм булып тора. Был төҙөлөш кимәлен Ван-дер-Ваальсов  көстәре тотоп тора. Шулай уҡ, электростатик  тәьҫирләшеү икенсел төҙөлөш кимәленә  тотороҡло булырға булышлыҡ итә.Был бәйләнештәр гистондарҙың ыңғай зарядлы  һәм ДНК сынйырының тиҫкәре зарядлы өлөштәре араһында барлыҡҡа килә.

3.Өсөнсөл төҙөлөш кимәле  —  ДНК молекулаһының гистон аҡһымдары менән уратылып, ҡат-ҡат төрөлөп нуклеосомалар тип аталған урындар барлыҡҡа килтереүе  (суперспирализация). Гистондарҙың 5 төрө асыҡланған: Н1, Н2А, Н2В, Н3, Н4. 

4.Нуклеосомаларҙың хроматин яһап төрөлөүе – дүртенсел төҙөлөш кимәле булып тора. Шуға ла, бик оҙон  ДНК молекулалары ла (бер нисә  сантиметр) бер нисә нанометр ҙурлыҡта ғына була. Был турала мәғлүмәттәр ошо сайтта: SYL.ru: https://www.syl.ru/article/174075/new_stroenie-dnk-osobennosti-shema-kakoe-stroenie-imeet-molekula-dnk

ДНК-ың функциялары 
Төп  функциялары:

1.Нәҫел  мәғлүмәтен һаҡлау. Аҡһым молекуһындағы аминокислоталар эҙмә-эҙлелелеге ДНК молекулаһындағы нуклеотид ҡалдыҡтары теҙмәһендә кодланған.Унда , шулай уҡ, организмдың бөтә билдәләре һәм үҙенсәлектәре лә кодланған. Бер ДНК молекулаһындағы ғына ла мәғлүмәт 1000 китапҡа торошлоҡ итә. Ә шул мәғлүмәтте кодлау өсөн ДНК молекулаһына 4 кенә хәреф тә (нуклеодидтар) еткән.

2.ДНК нәҫел  мәғлүмәтен быуындан быуынға күсерергә һәләтле. Был уның икеләтелә алыу һәләтлегенә (репликация) бәйле. Бының өсөн 
ДНК-ың ике комплементар сынйыры  айырыла һәм һәр береһе  комплементарлыҡ принцибына ярашлы, нуклеотидтарҙан  яңы сынйыр йыйып ала. ДНК ярҙамында аҡһымдарҙың, фермент һәм гормондарҙың биосинтезы башҡарыла ( https://www.syl.ru/article/174075/new_stroenie-dnk-osobennosti-shema-kakoe-stroenie-imeet-molekula-dnk).

ДНК молекулаһының үҙсәнлектәре
1.Тотороҡлолоҡ (Стабильность). Гликозид, водородлы һәм фосфодиэфир бәйләнештәр, шулай уҡ,  репарация механизмы булыуы һәр төрлө зарарҙарҙан (индуцир һәм спонтан) тотороҡло һаҡлай.

2.Репликацияға һәләтлек. Был  механизм соматик күҙәнәктәрҙә  хромосомаларҙың һанын даими һаҡларға мөмкинлек бирә.

3. Генетик код булыуы.  ДНК молекулаһындағы мәғлүмәтте трансляция һәм транскрипция  механизмы ярҙамында  тормошҡа ашырыу һәләтлеге.

4. Гендарҙың  рекомбинацияһына һәләтлеге. Үҙ-ара эләгешеп (сцеплены) килгән гендарҙың  рекомбинацияһына арҡаһында уларҙың яңы комбинациялары барлыҡҡа килә (кроссинговер).

Шулай итеп, ДНК молекулаларының организмда, дөйөм алғанда йәнле тәбиғәттә әһәмиәте баһалап бөткөһөҙ ғәйәт ҙур. Кешенең һәр  күҙәнәгендәге  46 ДНК молекулаһының дөйөм оҙонлоғо 2 м тирәһе.Уларҙағы нуклеотидтар парының иҫәбе   3,2 млрд ( https://www.syl.ru/article/174075/new_stroenie-dnk-osobennosti-shema-kakoe-stroenie-imeet-molekula-dnk)

 Әҙәбиәт 
 А. О. Рувинский. «Общая биология. Для углубленного изучения биологии». Издательство «Просвещение».
 Ю. Н. Лемеза. «Биология. Вопросы повышеной трудности». Издательство «Айрис», 1998 г.
 Н. Д. Андреева. «Биология». Издательство «Союз» 2002 г.
 А. В. Кленова. «Биология для поступающих в ВУЗы». Издательство «Учитель», 1997 г.
 Һылтанмалар 
 Строение ДНК 
Категория:Биохимия
Категория:Биомолекулалар
Категория:Метаболизм

 Иҫкәрмәләр 

 Һылтанмалар 
 Изучение ДНК: строение, структура ДНК, функции 

Категория:Радиобиология
Категория:ДНК
Категория:Генетика