Հայտնի է, որ կենդանի նյութի բոլոր ձևերը՝ վիրուսներից մինչև բարձր կազմակերպված կենդանիներ (ներառյալ մարդիկ), ունեն յուրահատուկ ժառանգական ապարատ: Այն ներկայացված է երկու տեսակի նուկլեինաթթուների մոլեկուլներով՝ դեզօքսիռիբոնուկլեին և ռիբոնուկլեին։ Այս օրգանական նյութերում կոդավորված է տեղեկատվությունը, որը վերարտադրության ընթացքում փոխանցվում է ծնող անհատներից սերունդներին: Այս աշխատանքում մենք կուսումնասիրենք ինչպես ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի կառուցվածքն ու գործառույթները բջջում, ինչպես նաև կդիտարկենք կենդանի նյութի ժառանգական հատկությունների փոխանցման գործընթացների հիմքում ընկած մեխանիզմները:
Ինչպես պարզվեց, նուկլեինաթթուների հատկությունները, թեև դրանք ունեն որոշ ընդհանուր հատկանիշներ, այնուամենայնիվ տարբերվում են շատ առումներով։ Հետևաբար, մենք կհամեմատենք ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի գործառույթները, որոնք իրականացնում են այս կենսապոլիմերները տարբեր խմբերի օրգանիզմների բջիջներում: Աշխատանքում ներկայացված աղյուսակը կօգնի հասկանալ, թե որն է դրանց հիմնարար տարբերությունը։
Նուկլեինաթթուներ –բարդ կենսապոլիմերներ
Մոլեկուլային կենսաբանության բնագավառում հայտնագործությունները, որոնք տեղի են ունեցել 20-րդ դարի սկզբին, մասնավորապես՝ դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթվի կառուցվածքի վերծանումը, խթան հանդիսացավ ժամանակակից բջջաբանության, գենետիկայի, կենսատեխնոլոգիայի և գենետիկայի զարգացման համար։ ինժեներական. Օրգանական քիմիայի տեսանկյունից ԴՆԹ-ն և ՌՆԹ-ն մակրոմոլեկուլային նյութեր են, որոնք բաղկացած են բազմիցս կրկնվող միավորներից՝ մոնոմերներից, որոնք նաև կոչվում են նուկլեոտիդներ։ Հայտնի է, որ դրանք փոխկապակցված են՝ ձևավորելով տարածական ինքնակազմակերպման ունակ շղթաներ։
Նման ԴՆԹ մակրոմոլեկուլները հաճախ կապվում են հատուկ սպիտակուցների հետ, որոնք ունեն հատուկ հատկություններ, որոնք կոչվում են հիստոններ: Նուկլեոպրոտեինային բարդույթները կազմում են հատուկ կառուցվածքներ՝ նուկլեոսոմներ, որոնք, իրենց հերթին, քրոմոսոմների մաս են կազմում։ Նուկլեինաթթուները կարող են հայտնաբերվել ինչպես միջուկում, այնպես էլ բջջի ցիտոպլազմայում, որոնք առկա են նրա որոշ օրգանելներում, օրինակ՝ միտոքոնդրիումներում կամ քլորոպլաստներում:
Ժառանգականության նյութի տարածական կառուցվածքը
ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի գործառույթները հասկանալու համար պետք է մանրամասնորեն հասկանալ դրանց կառուցվածքի առանձնահատկությունները: Սպիտակուցների պես, նուկլեինաթթուներն ունեն մակրոմոլեկուլների կազմակերպման մի քանի մակարդակ։ Առաջնային կառուցվածքը ներկայացված է պոլինուկլեոտիդային շղթաներով, երկրորդական և երրորդական կոնֆիգուրացիաները ինքնին բարդանում են առաջացող կովալենտային կապի պատճառով: Մոլեկուլների տարածական ձևի պահպանման գործում առանձնահատուկ դեր ունեն ջրածնային կապերը, ինչպես նաև վան դեր Վալսի փոխազդեցության ուժերը։ Արդյունքը կոմպակտ էԴՆԹ-ի կառուցվածքը, որը կոչվում է գերկծիկ:
Նուկլեինաթթվի մոնոմերներ
ԴՆԹ-ի, ՌՆԹ-ի, սպիտակուցների և այլ օրգանական պոլիմերների կառուցվածքն ու գործառույթները կախված են դրանց մակրոմոլեկուլների և՛ որակական, և՛ քանակական կազմից: Նուկլեինաթթուների երկու տեսակներն էլ կազմված են շինանյութերից, որոնք կոչվում են նուկլեոտիդներ: Ինչպես հայտնի է քիմիայի դասընթացից, նյութի կառուցվածքն անպայմանորեն ազդում է նրա գործառույթների վրա։ ԴՆԹ-ն և ՌՆԹ-ն բացառություն չեն: Պարզվում է, որ թթվի տեսակն ինքնին և նրա դերը բջջում կախված են նուկլեոտիդային բաղադրությունից։ Յուրաքանչյուր մոնոմեր պարունակում է երեք մաս՝ ազոտային հիմք, ածխաջրածին և ֆոսֆորաթթվի մնացորդ։ ԴՆԹ-ի ազոտային հիմքերի չորս տեսակ կա՝ ադենին, գուանին, թիմին և ցիտոզին: ՌՆԹ-ի մոլեկուլներում դրանք կլինեն, համապատասխանաբար, ադենին, գուանին, ցիտոզին և ուրացիլ: Ածխաջրերը ներկայացված են պենտոզայի տարբեր տեսակներով: Ռիբոնուկլեինաթթուն պարունակում է ռիբոզա, մինչդեռ ԴՆԹ-ն պարունակում է իր դեզօքսիգենացված ձևը, որը կոչվում է դեզօքսիռիբոզ:
Դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթվի առանձնահատկությունները
Նախ, մենք կանդրադառնանք ԴՆԹ-ի կառուցվածքին և գործառույթներին: ՌՆԹ-ն, որն ունի ավելի պարզ տարածական կոնֆիգուրացիա, մեր կողմից կուսումնասիրվի հաջորդ բաժնում: Այսպիսով, երկու պոլինուկլեոտիդային շղթաները միմյանց հետ պահվում են բազմիցս կրկնվող ջրածնային կապերով, որոնք ձևավորվում են ազոտային հիմքերի միջև: «Ադենին - թիմին» զույգում կա երկու, իսկ «գուանին - ցիտոսին» զույգում՝ երեք ջրածնային կապ։
Պուրինային և պիրիմիդինային հիմքերի պահպանողական համապատասխանությունը եղել էհայտնաբերել է Է. Չարգաֆը և կոչվել փոխլրացման սկզբունք։ Մեկ շղթայում նուկլեոտիդները կապված են ֆոսֆոդիստերային կապերով, որոնք ձևավորվում են պենտոզայի և հարակից նուկլեոտիդների օրթոֆոսֆորական թթվի մնացորդի միջև: Երկու շղթաների պարուրաձև ձևը պահպանվում է ջրածնային կապերով, որոնք առաջանում են նուկլեոտիդների մաս կազմող ջրածնի և թթվածնի ատոմների միջև։ Բարձրագույն՝ երրորդական կառուցվածքը (գերծողոց) բնորոշ է էուկարիոտ բջիջների միջուկային ԴՆԹ-ին։ Այս ձևով այն առկա է քրոմատինում: Այնուամենայնիվ, բակտերիաները և ԴՆԹ պարունակող վիրուսները ունեն դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթու, որը կապված չէ սպիտակուցների հետ: Այն ներկայացված է օղակաձև ձևով և կոչվում է պլազմիդ։
Միտոքոնդրիումների և քլորոպլաստների՝ բույսերի և կենդանական բջիջների օրգանելների ԴՆԹ-ն ունի նույն տեսքը։ Հաջորդիվ մենք կիմանանք, թե ինչպես են ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի գործառույթները տարբերվում միմյանցից: Ստորև բերված աղյուսակը ցույց կտա մեզ նուկլեինաթթուների կառուցվածքի և հատկությունների այս տարբերությունները:
Ռիբոնուկլեինաթթու
ՌՆԹ-ի մոլեկուլը բաղկացած է մեկ պոլինուկլեոտիդային շղթայից (բացառություն են կազմում որոշ վիրուսների երկշղթա կառուցվածքները), որոնք կարող են տեղակայվել ինչպես միջուկում, այնպես էլ բջջի ցիտոպլազմում։ Կան մի քանի տեսակի ռիբոնուկլեինաթթուներ, որոնք տարբերվում են կառուցվածքով և հատկություններով։ Այսպիսով, սուրհանդակային ՌՆԹ-ն ունի ամենաբարձր մոլեկուլային քաշը: Այն սինթեզվում է գեներից մեկի վրա գտնվող բջջի միջուկում։ mRNA-ի խնդիրն է սպիտակուցի բաղադրության մասին տեղեկատվությունը միջուկից ցիտոպլազմա փոխանցել: Նուկլեինաթթվի տրանսպորտային ձևը միացնում է սպիտակուցի մոնոմերները– ամինաթթուներ – և դրանք հասցնում կենսասինթեզի վայր:
Վերջապես, ռիբոսոմային ՌՆԹ-ն ձևավորվում է միջուկում և մասնակցում է սպիտակուցի սինթեզին: Ինչպես տեսնում եք, ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի գործառույթները բջջային նյութափոխանակության մեջ բազմազան են և շատ կարևոր: Դրանք առաջին հերթին կախված կլինեն այն բջիջներից, որոնց օրգանիզմները պարունակում են ժառանգական նյութի մոլեկուլները։ Այսպիսով, վիրուսների դեպքում ռիբոնուկլեինաթթուն կարող է հանդես գալ որպես ժառանգական տեղեկատվության կրող, մինչդեռ էուկարիոտիկ օրգանիզմների բջիջներում միայն դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթուն ունի այդ հատկությունը։
ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի գործառույթները մարմնում
Նուկլեինաթթուները, ըստ իրենց կարևորության, սպիտակուցների հետ միասին ամենակարևոր օրգանական միացություններն են։ Նրանք պահպանում և փոխանցում են ժառանգական հատկություններն ու գծերը ծնողից սերունդ: Եկեք սահմանենք ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի գործառույթների տարբերությունը: Ստորև բերված աղյուսակը ավելի մանրամասն ցույց կտա այս տարբերությունները:
| Դիտել | Տեղադրել վանդակում | Կազմաձևում | Ֆունկցիա |
| ԴՆԹ | միջուկ | սուպերսպիրալ | ժառանգական տեղեկատվության պահպանում և փոխանցում |
| ԴՆԹ |
միտոքոնդրիա քլորոպլաստներ |
շրջանաձև (պլազմիդ) | ժառանգական տեղեկատվության տեղական փոխանցում |
| iRNA | ցիտոպլազմա | գծային | տեղեկատվության հեռացում գենից |
| tRNA | ցիտոպլազմա | միջնակարգ | ամինաթթուների փոխադրում |
| rRNA | միջուկ ևցիտոպլազմա | գծային | ռիբոսոմների ձևավորում |
Որո՞նք են վիրուսների ժառանգականության նյութի բնութագրերը
Վիրուսների նուկլեինաթթուները կարող են լինել ինչպես միաշղթա, այնպես էլ երկշղթա խխունջների կամ օղակների տեսքով: Դ. Բալթիմորի դասակարգման համաձայն՝ միկրոտիեզերքի այս օբյեկտները պարունակում են մեկ կամ երկու շղթայից բաղկացած ԴՆԹ մոլեկուլներ։ Առաջին խմբի մեջ մտնում են հերպեսի հարուցիչներն ու ադենովիրուսները, իսկ երկրորդում՝ պարվովիրուսները։
ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի վիրուսների գործառույթներն են՝ ներթափանցել սեփական ժառանգական տեղեկատվությունը բջիջ, իրականացնել վիրուսային նուկլեինաթթվի մոլեկուլների վերարտադրման ռեակցիաներ և հյուրընկալող բջջի ռիբոսոմներում սպիտակուցային մասնիկներ հավաքել: Արդյունքում ամբողջ բջջային նյութափոխանակությունն ամբողջությամբ ենթարկվում է մակաբույծներին, որոնք արագորեն բազմանալով՝ բջիջը տանում են դեպի մահ։
RNA վիրուսներ
վիրուսաբանության մեջ ընդունված է այս օրգանիզմները բաժանել մի քանի խմբերի։ Այսպիսով, առաջինը ներառում է տեսակներ, որոնք կոչվում են միաշղթա (+) ՌՆԹ: Նրանց նուկլեինաթթուն կատարում է նույն գործառույթները, ինչ էուկարիոտիկ բջիջների սուրհանդակային ՌՆԹ-ն: Մեկ այլ խումբ ներառում է միաշղթա (-) ՌՆԹ-ներ: Նախ, տրանսկրիպցիան տեղի է ունենում նրանց մոլեկուլներով, ինչը հանգեցնում է (+) ՌՆԹ մոլեկուլների առաջացմանը, և դրանք, իրենց հերթին, ծառայում են որպես վիրուսային սպիտակուցներ հավաքելու ձևանմուշ:
Ելնելով վերոգրյալից՝ բոլոր օրգանիզմների համար, ներառյալ վիրուսները, ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի գործառույթները համառոտ բնութագրվում են հետևյալ կերպ՝ օրգանիզմի ժառանգական բնութագրերի և հատկությունների պահպանում և դրանց հետագա փոխանցում սերունդներին։
