Тұқым қуалаушылықтың молекулалық негіздері

     Жәңгірхан атындағы аграрлық-техникалық университеті

 

                                       

                                        Биотехнология,мал және балық шаруашылығы

 

 

 

                                  

    РЕФЕРАТ

 

                                           

                                       

 

 

 

                                        Тақырыбы Тұқым қуалаушылықтың

                                                            молекулалық негіздері

 

 

 

 

                                           Орындаған:Жайғалиев А.А  ВМ-11

                                           Тексерген:доцент м.а Ахметалиева А.Б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                      Орал қаласы 2015

 

 

 

 

Мазмұны

 

 

1 Нуклеин қышқылының құрамы

 

2 Нуклеин қышқылының түрлері

 

3 Нуклеин қышқылдары-тұқым қуалау негіздері

 

4 ДНҚ

 

5 РНҚ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нуклеин қышқылдары,оның түрлері.

Нуклеин қышқылдары (лат. nucleus — ядро) — құрамында фосфоры бар биополемерлер. Табиғатта өте көп тараған. Молекулалары нуклеотидтерден тұрады, бір нуклеотидтіқ 5'-фосфор арасындағы эфирлік байланысы мен келесі нуклеотидтің углевод қалдығының 3'-гидроксилі арасы эфир байланысымен нуклеин қышқылдары углеводты-фосфатты қаққасын калайды. Нуклеин қышқылдары жоғарғы полимерлі тізбектері ондаған немесе жүздеген нуклеотидтің қалдықтарынан тұрады. Олардың м. с. 105—1010. Нуклеин қышқылдары құрамына кіретін мономерлерінің (дезокси- немесе рибонуклеотидтер) түріне қарай ДНҚ жәңе РНҚ деп бөлінеді.[1]

 

Нуклеин қышқылдары тірі жасуша ядросының маңызды құрам бөлігі. Нуклеин қышқылдары (НҚ) рибонуклеин қышқылы (РНҚ) және дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ) болып екі үлкен түрге бөлінеді. Тірі организмнің құрамына нуклеин қышқылдарының екі түрі де кіреді. Нуклеин қышқылдары жоғары молекулалы гетерополимерлі қосылыстар

 

Нуклеин қышқылдары — тұқым қуалау негіздері

Алғашқы тіршілік нышандары бұдан 3,2 млрд жыл бұрын пайда болған. Ұзаққа созылған эволюция нәтижесінде табиғи сұрыпталу жолымен қазіргі тіршілік иелері — жануарлар, адам, өсімдіктер, микрооринизмдер дүниеге келді. Тірі ағзалардың аса ғажап қасиеті — ата тегіне ұқсас өзіндей жаңа ағзаны жарыққа шығаруы. Осы бір табиғаттың ұлы жұмбағы ғылым үшін әрқашанда аса маңызды проблема болып келді. Оны шешуге бүкіл дүние жүзінін ғалымдары ат салысты.

Сөз жоқ, тірі ағзаның аса ғажап қасиеті — тұқым қуалайтын белгілерді өзінде сақтау және оны ұрпаққа беру ағзаның өз құрамындағы заттармен байланысты екені аян. Осыған орай, "Тұрақты түрде тұқым куалайтын осы белгілерді ұрпақтан-ұрпаққа беру кілті қандай зат құрамында?" деген занды сұрақ туады.

Тірі ағзада жоғары молекулалы үш қосылыс бар. Олар — нуклсин кышқылдары, белоктар және полисахаридтер. Қазіргі кезде аталған биологиялық жоғары молекрилардың әрқайсысының атқаратын кызметі дәл анықталып, тұқым куалайтын қасиеттің негізі, тірі ағзаның барлық ерекшеліктерін қайталап жарыққа шығарушы — нуклеин кышқылдары екені белгілі болды.

Тұқым куалаушылықтың материалдык негізі слетканың ядросында орналасады. XIX ғасырдың аяқ кезінде (1869ж) Ф.Мишер сельді балықтарының спермасы клеткасының ядролары құрамында С, О, Н, Р және N бар, белоктардан өзгеше затты бөліп шығарды. Ғалым ядролардан қышқыл қасиеттері бар затты (латын сөзі писlеоs — ядро) бөліп алғандықтан, ол заттарды Нуклеин қышқылдары деп атады. Нуклеин қышкылдарының құра-мы күрделі келеді.

 Нуклеин қышқылының химиялық  құрамы

Нуклеин қышқылдары (НҚ) дегеніміз нуклеотид қалдықтарынан тұратын жоғары молекулалы органикалық қышқылдар. Нуклеотидтер (мононуклеотидтер) пуриндік және пиримидиндік негізден, пентоза көмірсуынан (Д-рибоза немесе Д — дезоксирибозадан) және фосфор қыш-қылынан құралады. Нуклеин қышқылының құрамына кіретін пурин негіздерінің ішінде әсіресе аденин (А) мен гуанин (О), пиримидин негіздерінің ішіндегі әсіресе маныздысы-урацил (1-1),  тимин (Т)  және цитозин (Ц).

 Нуклеотидтер құрамына енетін қанттар бір-бірінен рибозада 2-ші көміртегіндегі гидроксил (-ОН) тобының орнына, дезоксирибозада тек сутегі атомы алмастырылған болады.

Пентозалардың (рибоза мен дезоксирибозаның) ашық (альдегидті) және циклды (р - фуранозаның) формаларын жазып көрсетейік.

Нуклеин қышқылдарының кұрамындағы мононуклеотидтердің молекулалары бір мононуклеотидтегі пентозаның З-ші көміртегі атомындағы гидроксил (—ОН) тобы мен көршілес жатқан нуклеотидтің фосфор қышқылының гидроксилдері есебінен бір-бірімен оттекті көпірлер арқылы жалғасады. Сонымен ДНҚ-ға басқа да азотты негіздермен бірге тимин енсе, ал РНҚ-ға тиминнің орнына урацил кіреді.

Мононуклеотидтер фосфор кышқылынын бір және екі қалдығын қосып алады да, тиісінше нуклеозиддифосфаттар (АДР, GДР, UДР, СДР және ТДР) мен нуклеозид-трифосфаттар (АТР, GТР, UТР, СТР және ТТР) түзеді. Бұл жағдайды төмендегі жазылған формулалар мен суреттерден көріп-білудің кисыны бар:

А. РНҚ-ның барлық түрлері синтезделетін төрт ри-бонуклеозидтрифосфаттар.

Б. ДНҚ молекуласын түзуге қатысатын төрт дезокси-рибонуклеозидтрифосфаттар. Мұнда пентозаның 2-ші көміртегі атомында гидроксил тобы жок, онда сутегі атомы ғана болғандықтан, ол квадратпен қоршалған.

Құрамында рибоза бар нуклеотидтерді рибонуклеотидтер деп, ал құрамында дезоксирибоза барын — дезокси-рибонуклеотидтер деп атайды.

Мыңдаған мононуклеотидтер (мономерлер) полимерленеді де, нуклеин қышқылынын макромолекуласын (полимер) түзеді, оларды полинуклеотидтер дейді.

Нуклеотидтер құрамына кіретін қанттың табиғатына сәйкес нуклеин қышқылдарының химиялық және биологиялық қасиеттері жөнінде бірінен-бірінің үлкен айырмашылығы болады.

Дезоксирибонуклеотидтерден тұратын нуклеин қышқылдарын дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ) деп, егер ондай қышқыл рибонуклеотидтерден құралса, онда рибонуклеин қышқылы (РНҚ) деп аталады.

ДНҚ мен РНҚ-ның құрамына аса маңызды бес азотты негіздермен қатар, басқада минорлы пуриндік және пиримидиндік негіздер де кіреді. Жануарлар мен жоғары сатыдағы есімдіктер ДНҚ-да 5—метилцитозин кездессе, ал бактериялар ДНҚ-да – N6-метиладенин және 5-гид-роксиметилцитозин.

 Тасымалдаушы РНҚ-да мынадай  минорлы негіздер кездеседі: гипоксантин, псевдоурацил, 7-метилгуанин, 4-тиоурацил, дигидроурацил,  V негіз.

 Азотты негіздер (пуриндік және  пиримидиндік негіздер), пентоза мен фосфор қышқылы үшеуі өзара қосылысып, мононуклеотид молекуласын түзеді. Олардың өзара жалғасып, қосылу реті әрқашан тұрақты. Төменде ДНҚ құрамына кіретін төрт аса маңызды дезоксирибоиуклеотидтер мен РНҚ молекуласын түзетін терт негізгі рибонуклеотидтердің құрылым формулала-рын өрнектеп,  жазуға болады:

 Сонымен азот негіздері, рибоза  немесе дезоксирибозамен қосылып, нуклеозид түзеді. Құрамына азотты  негіз, рибоза немесе дезоксирибоза  және фосфор қышқылының қалдығы  кіретін қосылыс нуклеотид деп  аталады.

Нуклеин қышқылдары, жоғарыда айткандай клетканың ядросы хромосомдарының ішінде орналасады. Олардың молекулалықсалмағы өте жоғары 6-дан 12миллионға дейін жетеді. Мұндай орасан үлкен макромолекулалар жұздеген, мыңдаған жекеленген нуклеотидтерден құралады.

 Нуклеин қышқылдарының кұрамына кіретін жеке нуклеотидтер өзара жалғасып, ұзын тізбек (полинуклеотид) түзеді. Жекелеген нуклеотид құрылыс "кірпіші" ретінде пайдаланылады. Пентозаның 3-көміртегіндегі ОН тобы бос күйінде қалады. Осы гидроксил тобы және фосфор қышқылы арқылы нуклеотидтер өзара байланысады.

 Сондықтан нуклеин қышқылдары  нуклеотидтердің полимерлері, ал  жекелеген нуклеотидтер мономерлер  деп аталады. Осындай әдіспен  мононуклеотид қалдықтары байланыса  алады. Нуклеин қышқылдарының алуан  түрлілігі, химиялық және биологиялык қасиеттері, оларды құрайтын нуклеотидтердің құрамына, мөлшері мен сапасына байланысты.

Бұл қышқылдар ағзада қандай қызмет атқарады? Тәжірибелік зерттеулердің дәлдігін баяндамай-ақ көптеген бірегей тәжірибелер нәтижесінде ағзада генетикалық белгілердің сақталуы және бір ұрпақтан екінші ұрпаққа берілуі тікелей ДНҚ молекуласы арқылы іске асатыны дәлелденген.  Бұл арада ДНҚ тікелей әрекет жасамайды, әр түрлі РНҚ-ны қатыстырып әрекет жасайды. РНҚ молекуласы тұқым қуалайтын белгілерді ұрпақтан-ұрпаққа беруге көмектеседі және ДНҚ құрамына салынған гене-тикалык мәліметтерді жүзеге асыруға қатысады.

Нуклеопротеидтерді аздап гидролиздейтін болсақ онда олар көпшілік жағдайда табиғаты жағынан негіздік белоктар (протаминдер және гистондар) мен нуклеин қышқылдарына дейін ыдырайды. Ал, толық гидролиздену кезінде белоктар мен нуклеин қышқылдары, өздерінің негізгі құрамды компоненттеріне дейін ыдырайды. Оны мына төмендегі нобай түрінде керсетуге болады:

 

Аминқышқылдар - молекуласында амин (~NH2) және карбоксил (-СООН) топтары бар органикалық қосылыстар:

H2N-CH2-COOH (аминсірке қышқылы (глицин))

Аминқышкылдарын радикалындағы сутек атомдары амин тобына алмасқан карбон қышқылдарының туындылары ретінде қарастыруға болады. Кейбір аминқышқылдарының құрамында екі аминтобы, гидроксил тобы, тиол тобы — SH, екі карбоксил тобы болады.Құрамында әр түрлі функционалды топтары болғандықтан, аминқышқылдары гетерофункционалды қосылыстарға жатады. Аминқышқылдары табиғатта көп таралған: ақуыздардың, пептидтердің және т.б. физиологиялық белсенді қосылыстардың кұрамына кіреді және бос күйінде де кездеседі. Тіршілік үшін аса маңызды қосылыс ақуыз молекуласы аминқышқылдар қалдықтарынан құралатындықтан, олардың маңызы өте зор. Белок биосинтезіне жиырма шақты а-аминқышқылдары қатысады. Олардың біразы алмаспайтын аминқышқылдары. Олар организмде синтезделмейді немесе өте аз мөлшерде синтезделеді, сондықтан олардың организмге қажеттілігі тек қана тағаммен қамтамасыз етіледі.

Табиғатта аминқышқылдардың 150-ден астам түрі бар. Олардың 20-сына жуығы ақуыздар түзілісінде аса маңызды қызмет атқаратын мономер блок-топшалар.

Аминқышқылдары барлық ағзалардың зат алмасу процесіне қатысып гормондар витаминдер мидиаторлар пуринді және пиримидинді азоттық негіздердің алқолоидтердің т. б. гормондар биосинтезінің негізгі қосылыстарын түзу қызметін атқарады. Микроапалардың көпшілігі өздеріне керекті аминқышқылдарын синтездейді. Адам мен барлық жануарлар аминқышқышқылдарын өздері түзіле алмағандықтан оларды дайын түрінде ішіп-жейтін қорегіне алады. Қазіргі кезде адам және жануарлардың тамағына косылатын аминқышқылдары биотехнологиялықсинтездеуәдісімен (химия және микробиология) игеріледі. Сонымен қатар олар өнеркәсіптік полиамидтер– бояулар мен дәрі-дәрмек шығаруда да үнемі пайдаланылатын өнім.

 

Амин қышқылдары барлық тірі организмдерде жүретін азотты заттар (гормондардың, витаминдердің, медиаторлардың, пурин және пиримидин негіздерінің, алкалоидтардың т.б. заттардың негізгі де бастапқы қосылыстары болып саналады) алмасуына қатысады, жануарлар мен өсімдіктер организмдерінің барлық ақуыздарының (протеиндерінің) мономерлері қызметін атқарады. Жасушалардағы протеиндер биосинтезіндегі амин қышқылдарының ақуыздағы орындарын генетикалық код анықтайды. Микроорганизмдер мен өсімдік организмдерінің көпшілігінде, оларға қажет амин қышқылдарының барлыгы түгелімен, аталган организмдерде түзіледі, ал адам мен жануарлар организмдерінде алмаспайтын амин қышқылдары түзілмейді, олар тек дайын түрінде ғана тамақ пен азықтың құрамымен организмге келеді.

Адам организмі қажетті аминқышқылдарының жартысынан астамын өздігінен синтездей алады. Ал сегіз аминқыщқылын адам организмі синтездей алмайды. Олар ауыстырылмайтын аминқышқылдары деп аталады. Организмде синтезделмейтін аминқышқылдарын адам қоректік заттармен қабылдауы керек. Барлық аминқышқылдары мал етінің құрамында болатындықтан, ет аминқышқылдарының негізгі көзі болып саналады. Ал әр өсімдіктің құрамында өзіне тән жеке аминқышқылдары болады. Аминқышқылдары медицинада дәрі-дәрмек, ал ауыл шаруашылығында мал азығына үстеме қорек ретінде пайдаланылады. Өнеркәсіпте синтетикалық талшық(капрон, нейлон) алу үшін де аминқышқылдары қолданылады.

Атаулары және изомерлері Аминқышқылының қарапайым өкілі — аминсірке қышқылы NH2—СН2—СООН. Аминқышқылдарын көбіне қалыптасып кеткен тривиальді атаумен, мысалы, аминсірке қышқылын глицинлеи атайды.Аминқышқылдарының изомерленуі көміртек тізбегінің изомерленуімен және амин тобының орналасуы бойынша анықталады. Атау үшін карбоксил тобы бар көміртек атомынан бастап нөмірлейді:Халықаралық номенклатурадан басқа көміртек атомдарын грек алфавиті әріптерімен белгілеп атау да қолданылады. Бұл жағдайда белгілеу карбоксил тобынан кейінгі көміртек атомынан басталады.

Барлық тірі организмдерде нуклеин қышқылдарынын, дезокси-рибонуклеин (ДНК) және рибонуклеин (РНК) қышқылы деп ата-латын екі түрі болады. Олардың химиялық құрамы, структурасы, клеткада орналасуы мен биологиялық ролі жөнінде бір-бірінен айырмашылығы бар. ДНК жануарлардың, өсімдіктер мен микро-организмдердің барлық клеткаларының ядросында болады. Гистон белогымен бірге ол нуклеогистон комплексін түзеді де, хроматин-нің негізгі массасын құрайды. ДНК ядроларда кездесуімен қатар өсімдіктер митохондриясы мен пластидтерінен де табылған. Клет-каның аталған үш органоидтарында ғана кездесетін ДНК-ден өзгеше, РНК көптеген органоидтардан (ядро ядрошығынан, хро-матиннен, цитоплазмадан, пластидтерден, митохондирия мен рибо-ацмалардан) табылады.

 

Ғалымдар клеткадағы ДНК мөлшері айтарлықтай дәрежеде тұрақты екендігін анықтады. Оның мөлшері сыртқы орта жағдайларының әсерінен шамалы ғана өзгереді. ДНК-ның мөлшері бір клеткаға есептегенде қос жарнақты өсімдіктерде 10—20 ал дара жарнақты өсімдіктерде —100 пикограмға тең болады (1 пг= 10 г). ДНК толық ыдырағанда 4 азотты негіз, моносахарид дезоксирибоза және фосфор кышқылы пайда болады. РНК гидролизі кезінде де 4 азотты негіз, моносахарид рибоза және фосфор кышқылы бөлінеді. ДНК мен РНК-ның химиялық құрамында ұқсастықтар да, айырмашылықтар да бар.Үш азотты негіз — аденин, гуанин және цитозин нуклеин қыш-қылдарының бәріне ортақ болып табылады. ДНҚ-ның құрамында — тимин, ал РНК-ның құрамында — урацил болады. Моносахарид дезоксирибозаның рибозадан айырмашылығы бар. Онда карбонил көміртекпен көршілес жатқан көміртекте оттек атомы болмайды.