დნმ-ის მოლეკულა შედგება ორისაგან. Დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავა

სკოლის ბიოლოგიის კურსიდან ყველამ იცის, რომ დნმ არის „მონაცემთა ბანკი“, რომელიც ინახავს ინფორმაციას ყველა ცოცხალი არსების შესახებ. ეს არის დნმ, რომელიც შესაძლებელს ხდის ცოცხალი ორგანიზმების განვითარებისა და ფუნქციონირების შესახებ მონაცემების გადაცემას მათი გამრავლების დროს. დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავა არის ყველა ცოცხალი არსების საფუძველი. ამ მოლეკულის წყალობით ყველა ორგანიზმს შეუძლია შეინარჩუნოს პოპულაცია. რა იცით ადამიანის დნმ-ის შესახებ?

1869 წელს მსოფლიომ შეიტყო დნმ-ის არსებობის შესახებ: ეს აღმოჩენა გააკეთა იოჰან ფრიდრიხ მიშერმა. და თითქმის 100 წლის შემდეგ (1953), ორმა გამოჩენილმა მეცნიერმა გააკეთა სენსაციური აღმოჩენა: დნმ შედგება ორმაგი სპირალისგან. ეს მეცნიერები იყვნენ ფრენსის კრიკი და ჯეიმს უოტსონი. მას შემდეგ, 50 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში, მეცნიერები მთელს მსოფლიოში ცდილობენ დნმ-ის ყველა საიდუმლოს გამოვლენას.

ადამიანის დნმ - საიდუმლო ამოხსნილია:

- პლანეტაზე ყველა ადამიანის დნმ 99,9% იდენტურია და მხოლოდ 0,1% არის უნიკალური. სწორედ ეს 0,1% ახდენს გავლენას იმაზე, თუ ვინ ვართ და როგორები ვართ. ზოგჯერ ხდება, რომ ეს მნიშვნელობა (0.1%) ძალიან მოულოდნელად ვლინდება: იბადებიან ბავშვები, რომლებიც არ ჰგვანან მშობლებს, არამედ ჰგვანან ერთ-ერთი მშობლის ბებიას ან ბებიას, ზოგჯერ კი უფრო შორეულ წინაპრებს. გამოჩნდება.

– ჩვენ ვართ 30% სალათი და 50% ბანანი! და ეს ასეც არის: თითოეული ჩვენგანის დნმ, განურჩევლად ასაკისა, სქესისა, კანის ფერისა და სხვა მახასიათებლებისა, იდენტურია სალათის ფოთლებისა და ბანანის დნმ-ის, შესაბამისად 30 და 50 პროცენტით.

– ერითროციტები (სისხლის წითელი უჯრედები) ერთადერთი უჯრედია, რომელსაც აკლია დნმ.

- ადამიანის დნმ-ში 80 ათასი გენია და მათგან 200 ბაქტერიებისგან არის მემკვიდრეობით მიღებული.

– ძალიან იშვიათად იბადებიან ადამიანები, რომლებსაც აქვთ არა 1, არამედ 2 კომპლექტი დნმ. ასეთ ადამიანებს ქიმერებს უწოდებენ; მათი სხეულის ორგანოებს განსხვავებული დნმ აქვთ.

- ადამიანებს შიმპანზეებზე მხოლოდ 2 ქრომოსომა ნაკლები აქვთ.

- ადამიანის გენეტიკურ კოდს 2 მნიშვნელობა აქვს. ადრე ითვლებოდა, რომ მნიშვნელობა იყო 1, მაგრამ ამერიკელმა მეცნიერმა ჯონ სტამატოიანოპულოსმა და მისმა გუნდმა აღმოაჩინეს მეორე მნიშვნელობა 2013 წელს. ამ აღმოჩენის წყალობით დასავლურმა მედიცინამ დაიწყო განვითარება ადამიანის გენომის შესწავლის მიმართულებით, რაც მომავალში „გენეტიკური“ მკურნალობის საშუალებას მისცემს.

- კოსმოსში არის "უკვდავების დისკი", რომელიც ინახავს ზოგიერთი გამოჩენილი პიროვნების ციფრულ დნმ-ს.

- ჩვენს პლანეტაზე არსებობენ ცოცხალი ორგანიზმები, რომელთა დნმ, ცხოვრების ყველაზე ხელსაყრელ პირობებში, მათ უკვდავებას უზრუნველჰყოფდა. მაგრამ ადამიანი არ არის ერთი მათგანი.

და ეს არ არის პატარა მოლეკულის ყველა საიდუმლოება, რომლის გარეშეც დედამიწაზე სიცოცხლე შეუძლებელი იქნებოდა.

ახალი სახე დნმ-ზე

დნმ ღრმა საიდუმლოა უმეტესი ჩვენგანისთვის. ჩვენ გვესმის ეს სიტყვა, გვესმის მისი მნიშვნელობა, მაგრამ არც კი წარმოგვიდგენია, რამდენად რთულია ეს და რატომ არის სინამდვილეში საჭირო. ასე რომ, შევეცადოთ ერთად გავარკვიოთ. ჯერ იმაზე ვისაუბროთ, რას გვასწავლიდნენ სკოლაში, შემდეგ კი იმაზე, რაც არ გვასწავლეს.

დნმ (დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავა) არის ადამიანის მთავარი პროგრამა.ქიმიური თვალსაზრისით, ეს არის ძალიან გრძელი პოლიმერული მოლეკულა, რომელიც ჰგავს ორ ჯაჭვს, რომლებიც ერთმანეთის გარშემო სპირალურად ტრიალებენ. თითოეული ჯაჭვი შედგება განმეორებადი "სამშენებლო ბლოკებისგან", რომელსაც ეწოდება ნუკლეოტიდები. თითოეული ნუკლეოტიდი შედგება შაქარი (დეზოქსირიბოზა), ფოსფატის ჯგუფიდა რეალურად აზოტოვანი ბაზა.ჯაჭვში ნუკლეოტიდებს შორის კავშირები წარმოიქმნება დეზოქსირიბოზისა და ფოსფატის ჯგუფის მიერ. ხოლო აზოტოვანი ფუძეები უზრუნველყოფს კავშირს ორ სპირალურ ჯაჭვს შორის. ანუ ცოცხალი მატერიის ფაქტობრივი შექმნა. არსებობს ოთხი ტიპის ბაზა. და ეს არის მათი თანმიმდევრობა, რომელიც ქმნის გენეტიკურ კოდს.

ადამიანის გენეტიკური კოდი შეიცავს დაახლოებით სამ მილიარდ დნმ-ის ბაზის წყვილს და დაახლოებით 23000 გენს (ბოლოს დათვლით), რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან ჩვენთვის დამახასიათებელ ყველა მახასიათებელსა და თვისებაზე. ეს მოიცავს ყველაფერს, რასაც ვიღებთ ბუნებიდან, ისევე როგორც ის, რაც მემკვიდრეობით მივიღეთ მშობლებისგან და მათი მშობლებისგან. გენი არის მემკვიდრეობითობის ერთეული ცოცხალ ორგანიზმში. ის შეიძლება შეიცავდეს ინფორმაციას თვალის ფერის, თირკმელების შექმნისა და მემკვიდრეობითი დაავადებების შესახებ, როგორიცაა ალცჰეიმერის დაავადება. ასე რომ, მემკვიდრეობა არა მხოლოდ მშობლების, არამედ ადამიანის ზოგადი თვისებებია. შეიძლება ითქვას, რომ გენები შეიცავს ყველაფერს, რაც ჩვენში ადამიანურია, მშობლებისგან მემკვიდრეობით მიღებულ უნიკალურ მახასიათებლებთან ერთად. თქვენ ასევე გსმენიათ რნმ (რიბონუკლეინის მჟავა) შესახებ. ის ჩართულია ტრანსკრიფციის პროცესში, რომელიც რეალურად იწყებს ცილების წარმოებას და მართვას. დნმ არის შაბლონი, რომელზეც იქმნება რნმ და პროგრამა, რომელსაც პროცესი მოჰყვება.

ყურადღებით მოუსმინეთ: ამ პაწაწინა ორმაგი სპირალის მოლეკულა მხოლოდ ძალიან ძლიერი ელექტრონული მიკროსკოპით ჩანს. მაგრამ ის სამი მილიარდი ნაწილისგან შედგება! წარმოგიდგენიათ რამდენად პატარაა ეს ნაწილები? ჩვენ არსებითად ვხედავთ მხოლოდ დნმ-ის ფორმას, რომელიც აღმოაჩინეს უოტსონმა და კრიკმა ინგლისში 1953 წელს, როზალინდ ფრანკლინის მიერ მიღებული რენტგენის დიფრაქციული მონაცემების საფუძველზე.<…>

კიდევ 43 წელი დასჭირდა, სანამ 2001 წლის თებერვალში მეცნიერებმა შეძლეს დნმ-ის მთელი მოლეკულის სტრუქტურის დახატვა.<…>

შემდეგ დაიწყო ნამდვილი მუშაობა, რადგან სტრუქტურის შესწავლამ აჩვენა მხოლოდ დნმ-ის ზოგადი ქიმიური სტრუქტურა. წარმოიდგინეთ, ეს არის ასოები გიგანტურ წიგნში. ახლა მეცნიერებმა იცოდნენ ყველა ასო, მაგრამ წარმოდგენა არ ჰქონდათ, რა ენა იყო ეს! მათ სჭირდებოდათ ენის ამოხსნა, რათა დაენახათ მთელი სურათი, გაეგოთ წიგნის სიტყვები და გენები ეპოვათ. სწორედ მაშინ აღმოაჩინეს, რომ მოვლენები მოულოდნელად განვითარდა. ქვეყნის საუკეთესო მეცნიერები და ყველაზე ძლიერი კომპიუტერები იბრძოდნენ იმ კოდების პოვნაში, რომლებსაც ისინი ელოდნენ ადამიანის გენომის ქიმიურ სტრუქტურაში.

ჩვენ ვფიქრობთ სამგანზომილებიანად. არაფრის გაკეთება არ შეგიძლია. ეს არის ჩვენი რეალობა და ჩვენ არ გვაქვს მისგან გაქცევის იმედი. მაგრამ ეს ხშირად გვიშლის ხელს უფრო დიდი სურათის დანახვაში. მეცნიერება ახლა იწყებს ხმამაღლა აცხადებს, რომ სამყარო და ყველაფერი მასში მრავალგანზომილებიანია. ასე რომ, ადრე თუ გვიან მოგვიწევს მათემატიკის გამოგონება, რომელიც მოერგება ასეთ მოდელს, ასევე აღმოვაჩინოთ ახალი ფიზიკური კანონები და ვისწავლოთ უფრო ფართო აზროვნება. იმავდროულად, მეცნიერები ძალიან სერიოზულ ვარაუდებს აკეთებენ, რომ ადამიანის გენომი წრფივია და ადამიანის მთელი გენეტიკური სტრუქტურა შეიცავს დნმ-ის სამ მილიარდ „ასოში“. მაგრამ ეს ასე არ არის.<…>

ყველა ლოგიკის საწინააღმდეგოდ, მეცნიერებმა ვერ იპოვეს კოდები, თუმცა მათ აბსოლუტურად იცოდნენ, რომ ისინი იქ იყვნენ. ისინი იყენებდნენ საუკეთესო თანამედროვე კომპიუტერებს, რომლებსაც შეუძლიათ კოდების გატეხვა, იმ სიმეტრიის საძიებლად, რომელსაც ნებისმიერი ენა ქმნის. და მათ იპოვეს იგი. აღმოჩენამ მათ გონება უნდა გაანადგურა და ამავდროულად წარუდგინა საუკუნის უდიდესი ბიოლოგიური საიდუმლო.

ყველაზე რთული ადამიანის გენომის მთელი ქიმიური სტრუქტურიდან მხოლოდ 4% ატარებს კოდს!მხოლოდ ცილის კოდირებადი დნმ შეიცავს გენების წარმოქმნის მკაფიო კოდს და მისი იქ ყოფნა საკმაოდ აშკარა იყო. ის იმდენად სამგანზომილებიანია, რომ გენის თანმიმდევრობაში სიტყვასიტყვით შეგიძლიათ ნახოთ საწყისი და გაჩერების ნიშნები! თანამედროვე კომპიუტერული კოდების მსგავსად, ქიმია მორგებულია ჩვენს მოლოდინებზე, მაგრამ ადამიანის გენომის მხოლოდ მცირე ნაწილმა შეუწყო ხელი ადამიანის სხეულის 23000 გენის წარმოებას. ყველაფერი სხვა იყო, თითქოს "არაფრისთვის".

ნება მომეცით მოგცეთ ანალოგია ასეთი იმედგაცრუებისთვის. ჩვენს ზემოთ მფრინავი თეფში ჩნდება. ის საოცარ ხრიკებს აკეთებს - ცურავს ჰაერში, ეწინააღმდეგება გრავიტაციას და იქცევა ისე, როგორც მფრინავი თეფშისგან მოველოდით. შემდეგ ის დაეშვა. ვუახლოვდებით და ვხვდებით, რომ შიგნით არავინ არის. როგორც ჩანს, ეს მხოლოდ დედამიწაზე გაგზავნილი რობოტის ზონდია. მოულოდნელად, ფირფიტის ზედა ნაწილი მაღლა იწევს და იწვევს საუკეთესო მეცნიერებს, დაათვალიერონ როგორ მუშაობს იგი. ჩვენ ძალიან აღელვებულები ვართ, ვაცნობიერებთ, რომ ახლოს ვართ ზოგიერთი საიდუმლოების ამოხსნასთან. ჩვენ ვაპირებთ ახალი ფიზიკის აღმოჩენას! ვიწყებთ ძრავის ძებნას და სიურპრიზი გველოდება: ძრავის განყოფილება კიდემდე ივსება რაღაც ნაგვით! არა, ალბათ ეს უფრო ჰგავს ქაფის გრანულებს, რომლებსაც შემავსებლის სახით ვათავსებთ კერძების პაკეტებში. ეს გრანულები აშკარად უკავშირდება ერთმანეთს, ზოგი მოძრაობს კიდეც, მაგრამ არაფერს აკეთებენ. ამ მასალაში არ არის ხილული სტრუქტურა; ის უბრალოდ ავსებს ადგილს. ნიჩბით თხრიხარ „შევსებას“, თაიგულის შემდეგ აყრი გრანულებს და ბოლოს იპოვი პაწაწინა მბზინავ საგანს, მავთულები რომ გამოდის. ცხადია, ეს ობიექტი არის ძრავა, გემის გული. ასე რომ, ლიტელ! ჯდება ხელის გულზე და აკონტროლებს ყველაფერს! თქვენ ცდილობთ მის დაწყებას. შემდეგ კი აღმოჩნდება, რომ "შემავსებლის" გარეშე მფრინავ თეფშს არ სურს ფრენა. გრანულებს ისევ დაასხით - და თეფში ისევ მიფრინავს! მაშ, გამოდის, რომ „შემავსებელი“ ბოლოს და ბოლოს რაღაცას აკეთებს? Თუ არა? როგორ შეუძლია შემავსებელს რაიმე გააკეთოს? შეცდომა აშკარაა. ჩვენ ველოდით, რომ დავინახოთ ძრავა - რაღაც მბზინავი, სადენიანი, ხაზოვანი და სრული მის სტრუქტურაში - და ვიპოვეთ იგი. ის, რაც გვეჩვენებოდა, როგორც "შემავსებელი" ან "შეფუთვა", მაშინვე გადავყარეთ. გესმით რა არის ზედამხედველობა და რა მეტაფორა?

ხუმრობა აღმოჩნდა. დნმ შედგება სამი მილიარდი ნაწილისგან, რომელთა უმეტესობა არაფერს აკეთებს! მხოლოდ ოთხი პროცენტი აკეთებს მთელ სამუშაოს! Რა სისულელეა! ჩვენ ვიცით, რომ ბუნება ძალიან რაციონალურია. ჩვენ შეგვიძლია დავაკვირდეთ ცოცხალი არსებების ევოლუციას ჩვენი ცხოვრების განმავლობაშიც კი და გვესმის, რამდენად მიზანმიმართული ბუნებაა. თუ თევზი მიწისქვეშა გამოქვაბულშია გამოკეტილი, დაახლოებით ათი წლის შემდეგ მათი თვალები ქრება. ბუნება გამორიცხავს ყველაფერს, რაც არ არის საჭირო და ჩვენ მას ყველგან ვხედავთ. თუმცა, ჩვენი დნმ-ის 96% უბრალოდ ნაგავია! ჩვენ, ევოლუციის მწვერვალი, 96% ნაგავი ვართ? ეს ეწინააღმდეგება ყველაფერს, რასაც ბუნებაში ვაკვირდებით, მაგრამ ეს არის ზუსტად ის, რაც მოხდა. დნმ-ის ის ნაწილები, რომლებიც არ კოდირებენ ცილებს, საუკეთესო გონების მიერაც კი გამოცხადდა "უსარგებლო".არაცილოვანი კოდირების რეგიონები იყო შემთხვევითი, არ ჰქონდათ სიმეტრია ან აშკარა დანიშნულება და უსარგებლო ჩანდა.

გაიცანით არა 3D მოაზროვნეები

შევეცადოთ მივუდგეთ ჩვენს მფრინავ თეფშს ახალი იდეებით. შესაძლოა, ეს ერთი შეხედვით ქაოტური „შემავსებელი“ საერთოდ არ არის ძრავის ნაწილი. იქნებ რუკაა! ხომალდმა ხომ უნდა იცოდეს სად მიდის. მაშინ ფიქრობთ, რომ ეს სხვა ტიპის ბარათია. იქნებ კვანტურ მდგომარეობაში ხომალდს კვანტური რუკა სჭირდება? რა შეიძლება იყოს? რომ უნდა არსებობდეს რაღაც, რაც მას საშუალებას მისცემს არსებობას ხაზოვან სამყაროში, მაგრამ შეუძლია მითითებები მისცეს პაწაწინა მბზინავ ძრავას გემის სამ განზომილებაში გასაკონტროლებლად. ამ შემთხვევაში, ჩვენ ვიცით, რომ გემს აქვს მრავალგანზომილებიანი მახასიათებლები, რადგან მას შეუძლია გააკონტროლოს მისი მასა. ჩვენ ასევე ვიცით ჩვენი კვანტური ფიზიკიდან, რომ როდესაც ჩვენ გადავდივართ მრავალგანზომილებიან სამყაროში, დრო და სივრცე, როგორც ვიცით, წყვეტს არსებობას. ეს ორი ცნება ჩანაცვლებულია პოტენციალებით და სრულიად არაწრფივი და დამაბნეველი „მოვლენის წესების“ სიმრავლით, რაც ჩვენთვის ძალიან მცირეა მესამე განზომილებაში. ასე რომ, უცნაური და ქაოტური „შემავსებელი“ სულაც არ არის მოუწესრიგებელი – ის უბრალოდ ასე ეჩვენება 3D არსებებს (შენ, მე და მეცნიერებს)! ის ზუსტად იმ ადგილას უნდა იყოს, რომ ძრავას ჰქონდეს გემის გადაადგილების შესაძლებლობა. შეიძლება ითქვას, რომ "შემავსებელი" არის ძრავის მოდიფიკატორი და ის უნდა იყოს წარმოდგენილი მნიშვნელოვანი რაოდენობით, რადგან მას ბევრი რამ აქვს "უთხრა" ძრავას, თუ როგორ უნდა იმოძრაოს მრავალგანზომილებიანად.

წლების განმავლობაში ჩვენ ვეგუებით ტერმინს „უსარგებლო დნმ“. თუმცა, უცებ სხვანაირად დავიწყეთ ფიქრი. "Რა იქნება თუ,- თქვა ვიღაცამ, - ნაგავში კოდი არ არის, რადგან იქ არ უნდა იყოს? რა მოხდება, თუ დნმ-ის ეს 96% შეიცავს არაწრფივ კვანტურ წესებს, რომლებიც არეგულირებენ დაშიფრულ ნაწილებს?” ეს სრულიად ახალი და საკამათო კონცეფციაა - მაგრამ მაინც სცილდება შეზღუდულ 3D ლოგიკას!

აქ არის მესიჯი კალიფორნიის უნივერსიტეტიდან სან დიეგოში 2007 წლის 13 ივლისს, როგორც იტყობინება CBS News:

ამერიკელი მეცნიერები ამბობენ, რომ ეგრეთ წოდებული „უსარგებლო დნმ“ - ადამიანის გენომის 96%, რომელიც, როგორც ჩანს, უსარგებლოა, შეიძლება უფრო მნიშვნელოვანი როლი ითამაშოს, ვიდრე მისი სახელი გვთავაზობს. მეცნიერთა საერთაშორისო ჯგუფმა აღმოაჩინა, რომ უსარგებლო დნმ-ის ნაწილი შეიძლება ემსახურებოდეს ჩარჩოს შექმნას, რომელიც ეხმარება დარჩენილი 4%-ის სწორად ორგანიზებას. „უსარგებლო დნმ-ის ზოგიერთი ნაწილი შეიძლება ჩაითვალოს სასვენ ნიშნად, მძიმეებით და წერტილებით, რაც გვეხმარება გენომის დაშიფრული მონაკვეთების მნიშვნელობის გაგებაში“, - ამბობს ამ თეორიის თანაავტორი ვიქტორია ლუნიაკი, KUSD-ის მკვლევარი.

ვფიქრობ, ჩვენ ვიწყებთ ჩვენი ბიოლოგიის მრავალგანზომილებიანი ასპექტის დანახვას, რომელიც აშკარად უზარმაზარია! რა მოხდება, თუ ჩვენი დნმ-ის 96% არის ინსტრუქციების ნაკრები დანარჩენი 4%-ისთვის?მაშინ ეს ნაწილი საერთოდ არ არის ქაოტური, უბრალოდ ასე ჩანს 3D აზროვნებაში. შეიძლება სასვენი ნიშნები ანბანის ასოები იყოს? არა. მერე რა არის? აქვთ მათ სიმეტრია? ისინი რატომღაც გამოხატულია? არა. თუ დააკვირდებით ჩვენს ენაზე არსებულ პუნქტუაციის ნიშნებს, შეიძლება მოგეჩვენოთ, რომ ისინი მოთავსებულია შემთხვევითი თანმიმდევრობით. თუ თქვენ, მაგალითად, უყურებთ ამ გვერდს ენისა და მისი სტრუქტურის შესახებ არაფერი იცოდით, პუნქტუაციის ნიშნები უაზრო მოგეჩვენებათ. მათ არ აქვთ სიმეტრია. თუ ამ გვერდს სუპერკომპიუტერის საშუალებით გაუშვით, ის დაასრულებს სიტყვების და მათი სავარაუდო მნიშვნელობის იდენტიფიცირებას, მაგრამ არა პუნქტუაციას.

Იფიქრე ამაზე. ძრავა, რომელსაც მფრინავ თეფშში ვეძებდით, სინამდვილეში იქ იყო. ეს 4% ცილის კოდირების ნაწილი ემსახურება როგორც "ბრწყინვალე ძრავა". და "ნაგავი" არის 96%, მარცვლოვანი შემავსებლის მსგავსი. ჩვენ ახლა ვეჭვობთ, რომ რაღაც სრულიად განსხვავებული ხდება და რომ 96% შეიძლება იყოს მრავალგანზომილებიანი კონსტრუქტორის ნიმუში, ხოლო 4% უბრალოდ ძრავა, რომელიც ემორჩილება მის დიზაინს.

არ გეჩვენებათ ეს თანაფარდობა საინტერესო? კრიონის სწავლებების თანახმად, დნმ-ის მხოლოდ 8% არის მესამე განზომილებაში, ხოლო დნმ-ის 92% აკონტროლებს დანარჩენს.

ჩვენ შეიძლება თანდათანობით ვაღიაროთ, რომ დნმ ფუნქციონირებს ბევრად განსხვავებულად, ვიდრე ველოდით, და რომ ის უფრო რთულია, ვიდრე უბრალოდ კოდი, რომლის წაკითხვაც შესაძლებელია ქიმიურად.

ნაწყვეტები კრიონისა და ლი კეროლების წიგნიდან "დნმ-ის თორმეტი ფენა"

(რნმ-თან ერთად), რომლებიც წარმოადგენენ პოლიმერებს, უფრო სწორედ, პოლინუკლეოტიდებს (მონომერი - ნუკლეოტიდი).

დნმ პასუხისმგებელია უჯრედების გაყოფის დროს გენეტიკური კოდის შენახვასა და გადაცემაზე. სწორედ დნმ-ის მოლეკულების მეშვეობით ხდება მემკვიდრეობითობისა და ცვალებადობის რეალიზება. ყველა სახის რნმ სინთეზირებულია დნმ-დან. გარდა ამისა, სხვადასხვა ტიპის რნმ ერთობლივად უზრუნველყოფს უჯრედის ცილების სინთეზს, ანუ ისინი ახორციელებენ გენეტიკურ ინფორმაციას.

ევკარიოტულ უჯრედებში დნმ-ის აბსოლუტური უმრავლესობა გვხვდება ბირთვში, სადაც ის კომპლექსდება სპეციალურ ცილებთან ქრომოსომების წარმოქმნით. პროკარიოტულ უჯრედებში არის ერთი დიდი წრიული (ან წრფივი) დნმ-ის მოლეკულა (ასევე პროტეინებთან კომპლექსში). გარდა ამისა, ევკარიოტულ უჯრედებს აქვთ საკუთარი დნმ მიტოქონდრიებსა და ქლოროპლასტებში.

დნმ-ის შემთხვევაში, თითოეული ნუკლეოტიდი შედგება 1) აზოტოვანი ბაზისგან, რომელიც შეიძლება იყოს ადენინი, გუანინი, ციტოზინი ან თიმინი, 2) დეზოქსირიბოზა, 3) ფოსფორის მჟავა.

ნუკლეოტიდების თანმიმდევრობა დნმ-ის ჯაჭვში განსაზღვრავს მოლეკულის პირველად სტრუქტურას. დნმ-ს ახასიათებს მოლეკულის მეორადი სტრუქტურა ორმაგი სპირალის სახით (ყველაზე ხშირად მემარჯვენე). ამ შემთხვევაში, დნმ-ის ორი ჯაჭვი უკავშირდება ერთმანეთს წყალბადის ბმებით, რომლებიც წარმოიქმნება დამატებით აზოტოვან ფუძეებს შორის.

ადენინი ავსებს თიმინს, გუანინი კი ციტოზინს. ორი წყალბადის ბმა იქმნება ადენინსა და თიმინს შორის, ხოლო სამი გუანინსა და ციტოზინს შორის. ამგვარად, გუანინი და ციტოზინი ერთმანეთთან არის დაკავშირებული ცოტა უფრო მჭიდროდ (თუმცა წყალბადის ბმები პრინციპში სუსტია). ბმების რაოდენობა განისაზღვრება მოლეკულების სტრუქტურული მახასიათებლებით.

ადენინი და გუანინი არის პურინები და შედგება ორი რგოლისგან. თიმინი და ციტოზინი ერთრგოლიანი პირმიდინის ფუძეებია. ამრიგად, ორი დნმ-ის ჯაჭვის ხერხემალებს შორის (რომელიც შედგება დეზოქსირიბოზისა და ფოსფორის მჟავის მონაცვლეობით) შორის, სხვადასხვა ჯაჭვის ნუკლეოტიდების ნებისმიერი წყვილისთვის, ყოველთვის არის სამი რგოლი (რადგან ორრგოლიანი პურინი ყოველთვის ავსებს მხოლოდ გარკვეულ ერთ რგოლს. პირიმიდინი). ეს საშუალებას აძლევს დნმ-ის მოლეკულის ძაფებს შორის სიგანე შეინარჩუნოს ერთნაირი (დაახლოებით 2,3 ნმ).

სპირალის ერთ შემობრუნებაში დაახლოებით 10 ნუკლეოტიდია. ერთი ნუკლეოტიდის სიგრძეა დაახლოებით 0,34 ნმ. დნმ-ის მოლეკულების სიგრძე ჩვეულებრივ უზარმაზარია და აღემატება მილიონობით ნუკლეოტიდს. ამიტომ, იმისათვის, რომ უფრო კომპაქტურად მოერგოს უჯრედის ბირთვს, დნმ განიცდის სხვადასხვა ხარისხის „სუპერკულირებას“.

დნმ-დან ინფორმაციის წაკითხვისას (ანუ მასზე რნმ-ის სინთეზირება, ეს პროცესი ე.წ ტრანსკრიფცია) ხდება დესპირალიზაცია (სპირალიზაციის საპირისპირო პროცესი), ორი ჯაჭვი განსხვავდება სპეციალური ფერმენტის მოქმედებით. წყალბადის ბმები სუსტია, ამიტომ ჯაჭვების გამოყოფა და შემდგომი ჯვარედინი კავშირი ხდება ენერგიის მცირე მოხმარებით. რნმ სინთეზირდება დნმ-დან კომპლემენტარობის იგივე პრინციპით. მხოლოდ რნმ-ში თიმინის ნაცვლად, ურაცილი ავსებს ადენინს.

გენეტიკური კოდი, რომელიც დაწერილია დნმ-ის მოლეკულებზე, შედგება ტრიპლეტებისგან (სამი ნუკლეოტიდის თანმიმდევრობა), რომელიც წარმოადგენს ერთ ამინომჟავას (ცილის მონომერს). თუმცა, დნმ-ის უმეტესობა ცილებს არ კოდირებს. მოლეკულის ასეთი ნაწილების მნიშვნელობა განსხვავდება და დიდწილად ბოლომდე არ არის გასაგები.

უჯრედის დაყოფამდე დნმ-ის რაოდენობა ყოველთვის ორმაგდება. ამ პროცესს ე.წ რეპლიკაცია. ის ბუნებით ნახევრად კონსერვატიულია: ერთი დნმ-ის მოლეკულის ჯაჭვები განსხვავდება და თითოეული მათგანი სრულდება თავისი ახალი დამატებითი ჯაჭვით. შედეგად, ერთი ორჯაჭვიანი დნმ-ის მოლეკულიდან მიიღება ორი ორჯაჭვიანი დნმ, პირველის იდენტური.

დნმ-ში პოლინუკლეოტიდური ჯაჭვები მრავალმიმართულოვანია, ანუ, სადაც ერთ ჯაჭვს აქვს 5" ბოლო (ფოსფორის მჟავის ნარჩენი მიმაგრებულია დეზოქსირიბოზის მეხუთე ნახშირბადის ატომზე), მეორეს აქვს 3" ბოლო (ნახშირბადი თავისუფალი ფოსფორის მჟავისგან).

რეპლიკაციისა და ტრანსკრიფციის დროს სინთეზი ყოველთვის მიდის მიმართულებით 5" ბოლოდან 3" ბოლომდე, ვინაიდან ახალ ნუკლეოტიდებს შეუძლიათ მხოლოდ 3" ნახშირბადის თავისუფალ ატომთან მიმაგრება.

მე-20 საუკუნის 40-50-იან წლებში დნმ-ის, როგორც მემკვიდრულ ინფორმაციაზე პასუხისმგებელი ნივთიერების სტრუქტურა და როლი დაზუსტდა. 1953 წელს დ. უოტსონმა და ფ. კრიკმა დაადგინეს დნმ-ის ორჯაჭვიანი სტრუქტურა. ადრე ე. ჩარგაფმა აღმოაჩინა, რომ დნმ-ში თიმინის რაოდენობა ყოველთვის შეესაბამება ადენინს, ხოლო გუანინის რაოდენობა ციტოზინს.

TO ნუკლეინის მჟავამოიცავს მაღალპოლიმერულ ნაერთებს, რომლებიც ჰიდროლიზის დროს იშლება პურინისა და პირიმიდინის ფუძეებად, პენტოზასა და ფოსფორის მჟავად. ნუკლეინის მჟავები შეიცავს ნახშირბადს, წყალბადს, ფოსფორს, ჟანგბადს და აზოტს. ნუკლეინის მჟავების ორი კლასი არსებობს: რიბონუკლეინის მჟავები (რნმ)და დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავები (დნმ).

დნმ-ის სტრუქტურა და ფუნქციები

დნმ- პოლიმერი, რომლის მონომერებია დეზოქსირიბონუკლეოტიდები. დნმ-ის მოლეკულის სივრცითი სტრუქტურის მოდელი ორმაგი სპირალის სახით შემოგვთავაზეს 1953 წელს ჯ. უოტსონმა და ფ. კრიკმა (ამ მოდელის ასაგებად გამოიყენეს მ. უილკინსის, რ. ფრანკლინის, ე. ჩარგაფის ნაშრომები. ).

დნმ-ის მოლეკულაწარმოიქმნება ორი პოლინუკლეოტიდური ჯაჭვით, სპირალურად გადაბმული ერთმანეთის ირგვლივ და ერთად წარმოსახვითი ღერძის გარშემო, ე.ი. არის ორმაგი სპირალი (გარდა იმისა, რომ ზოგიერთ დნმ-ის შემცველ ვირუსს აქვს ერთჯაჭვიანი დნმ). დნმ-ის ორმაგი სპირალის დიამეტრი არის 2 ნმ, მანძილი მეზობელ ნუკლეოტიდებს შორის არის 0,34 ნმ, ხოლო სპირალის ყოველ შემობრუნებაზე არის 10 ნუკლეოტიდური წყვილი. მოლეკულის სიგრძე შეიძლება მიაღწიოს რამდენიმე სანტიმეტრს. მოლეკულური წონა - ათობით და ასეულობით მილიონი. ადამიანის უჯრედის ბირთვში დნმ-ის მთლიანი სიგრძე დაახლოებით 2 მ. ეუკარიოტულ უჯრედებში დნმ აყალიბებს კომპლექსებს ცილებთან და აქვს სპეციფიკური სივრცითი კონფორმაცია.

დნმ მონომერი - ნუკლეოტიდი (დეოქსირიბონუკლეოტიდი)- შედგება სამი ნივთიერების ნარჩენებისგან: 1) აზოტოვანი ფუძე, 2) ხუთნახშირბადოვანი მონოსაქარიდი (პენტოზა) და 3) ფოსფორის მჟავა. ნუკლეინის მჟავების აზოტოვანი ფუძეები მიეკუთვნება პირიმიდინებისა და პურინების კლასებს. დნმ პირმიდინის ფუძეები(მათ მოლეკულაში ერთი რგოლი აქვთ) - თიმინი, ციტოზინი. პურინის ფუძეები(აქვს ორი რგოლი) - ადენინი და გუანინი.

დნმ ნუკლეოტიდის მონოსაქარიდი არის დეზოქსირიბოზა.

ნუკლეოტიდის სახელწოდება მომდინარეობს შესაბამისი ბაზის სახელიდან. ნუკლეოტიდები და აზოტოვანი ფუძეები აღინიშნება დიდი ასოებით.

პოლინუკლეოტიდური ჯაჭვი იქმნება ნუკლეოტიდის კონდენსაციის რეაქციების შედეგად. ამ შემთხვევაში, ერთი ნუკლეოტიდის დეზოქსირიბოზის ნარჩენების 3"-ნახშირბადსა და მეორის ფოსფორის მჟავას ნარჩენებს შორის, ფოსფოსტერული ბმა(მიეკუთვნება ძლიერი კოვალენტური ბმების კატეგორიას). პოლინუკლეოტიდური ჯაჭვის ერთი ბოლო მთავრდება 5" ნახშირბადით (ე.წ. 5" ბოლო), მეორე ბოლო 3" ნახშირბადით (3" ბოლო).

ნუკლეოტიდების ერთი ჯაჭვის საპირისპიროდ მეორე ჯაჭვია. ნუკლეოტიდების განლაგება ამ ორ ჯაჭვში არ არის შემთხვევითი, მაგრამ მკაცრად განსაზღვრული: თიმინი ყოველთვის მდებარეობს მეორე ჯაჭვის ერთი ჯაჭვის ადენინის საპირისპიროდ, ხოლო ციტოზინი ყოველთვის განლაგებულია გუანინის საპირისპიროდ, ადენინსა და თიმინს შორის წარმოიქმნება წყალბადის ორი ბმა, და სამი. წყალბადის ბმები წარმოიქმნება გუანინსა და ციტოზინს შორის. ნიმუში, რომლის მიხედვითაც დნმ-ის სხვადასხვა ჯაჭვის ნუკლეოტიდები მკაცრად დალაგებულია (ადენინი - თიმინი, გუანინი - ციტოზინი) და შერჩევით უკავშირდებიან ერთმანეთს, ე.წ. კომპლემენტარობის პრინციპი. უნდა აღინიშნოს, რომ ჯ. უოტსონმა და ფ. კრიკმა გაიაზრეს კომპლემენტარობის პრინციპი ე. ჩარგაფის ნაწარმოებების გაცნობის შემდეგ. ე. ჩარგაფმა, შეისწავლა სხვადასხვა ორგანიზმების ქსოვილებისა და ორგანოების ნიმუშების დიდი რაოდენობა, აღმოაჩინა, რომ დნმ-ის ნებისმიერ ფრაგმენტში გუანინის ნარჩენების შემცველობა ყოველთვის ზუსტად შეესაბამება ციტოზინის შემცველობას, ხოლო ადენინი თიმინს ( "ჩარგაფის წესი"), მაგრამ მან ეს ფაქტი ვერ ახსნა.

კომპლემენტარობის პრინციპიდან გამომდინარეობს, რომ ერთი ჯაჭვის ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობა განსაზღვრავს მეორის ნუკლეოტიდურ თანმიმდევრობას.

დნმ-ის ჯაჭვები ანტიპარალელურია (მრავალმიმართულები), ე.ი. სხვადასხვა ჯაჭვის ნუკლეოტიდები განლაგებულია საპირისპირო მიმართულებით და, შესაბამისად, ერთი ჯაჭვის 3" ბოლოს საპირისპიროდ არის მეორის 5" ბოლო. დნმ-ის მოლეკულას ზოგჯერ ადარებენ სპირალურ კიბეს. ამ კიბის "მოაჯირი" არის შაქრის ფოსფატის ხერხემალი (დეზოქსირიბოზისა და ფოსფორმჟავას ალტერნატიული ნარჩენები); "საფეხურები" არის დამატებითი აზოტოვანი ბაზები.

დნმ-ის ფუნქცია- მემკვიდრეობითი ინფორმაციის შენახვა და გადაცემა.

დნმ-ის რეპლიკაცია (რედუპლიკაცია)

- თვითგამრავლების პროცესი, დნმ-ის მოლეკულის მთავარი თვისება. რეპლიკაცია მიეკუთვნება მატრიცის სინთეზის რეაქციების კატეგორიას და ხდება ფერმენტების მონაწილეობით. ფერმენტების მოქმედებით დნმ-ის მოლეკულა იხსნება და ყოველი ჯაჭვის გარშემო აგებულია ახალი ჯაჭვი, რომელიც მოქმედებს როგორც თარგი, კომპლემენტარობისა და ანტიპარალელიზმის პრინციპების მიხედვით. ამრიგად, თითოეულ ქალიშვილურ დნმ-ში ერთი ჯაჭვი არის დედა ჯაჭვი, ხოლო მეორე ახლად სინთეზირებული. სინთეზის ამ მეთოდს ე.წ ნახევრად კონსერვატიული.

"სამშენებლო მასალა" და ენერგიის წყარო რეპლიკაციისთვის არის დეზოქსირიბონუკლეოზიდის ტრიფოსფატები(ATP, TTP, GTP, CTP) შეიცავს ფოსფორის მჟავას სამ ნარჩენს. როდესაც დეზოქსირიბონუკლეოზიდის ტრიფოსფატები შედის პოლინუკლეოტიდურ ჯაჭვში, ფოსფორის მჟავას ორი ტერმინალური ნარჩენი იშლება და გამოთავისუფლებული ენერგია გამოიყენება ნუკლეოტიდებს შორის ფოსფოდიესტერული კავშირის შესაქმნელად.

რეპლიკაციაში მონაწილეობენ შემდეგი ფერმენტები:

ჰელიკაზები (დნმ-ის "განლაგება");
ცილების დესტაბილიზაცია;
დნმ ტოპოიზომერაზები (დაჭრილი დნმ);
დნმ პოლიმერაზები (აირჩიეთ დეზოქსირიბონუკლეოზიდის ტრიფოსფატები და დამატებით მიამაგრეთ ისინი დნმ-ის შაბლონის ძაფს);
რნმ პრიმაზები (ქმნიან რნმ პრაიმერებს);
დნმ ლიგაზები (აკავშირებს დნმ-ის ფრაგმენტებს ერთმანეთთან).

ჰელიკაზების დახმარებით დნმ იშლება გარკვეულ მონაკვეთებში, დნმ-ის ერთჯაჭვიანი სექციები შეკრულია დესტაბილიზაციის პროტეინებით და რეპლიკაციის ჩანგალი. 10 ნუკლეოტიდური წყვილის დივერგენციით (სპირალის ერთი შემობრუნებით), დნმ-ის მოლეკულამ უნდა მოახდინოს სრული ბრუნი თავისი ღერძის გარშემო. ამ ბრუნვის თავიდან ასაცილებლად, დნმ ტოპოიზომერაზა ჭრის დნმ-ის ერთ ჯაჭვს, რაც საშუალებას აძლევს მას ბრუნოს მეორე ჯაჭვის გარშემო.

დნმ პოლიმერაზას შეუძლია ნუკლეოტიდის მიმაგრება მხოლოდ წინა ნუკლეოტიდის დეზოქსირიბოზის 3" ნახშირბადთან, ამიტომ ამ ფერმენტს შეუძლია დნმ-ის შაბლონის გასწვრივ მოძრაობა მხოლოდ ერთი მიმართულებით: ამ შაბლონის დნმ-ის 3" ბოლოდან 5" ბოლომდე. ვინაიდან დედა დნმ-ში ჯაჭვები ანტიპარალელურია, მის სხვადასხვა ჯაჭვებზე ასული პოლინუკლეოტიდური ჯაჭვების შეკრება ხდება განსხვავებულად და საპირისპირო მიმართულებით. ჯაჭვზე 3"-5" ქალიშვილი პოლინუკლეოტიდური ჯაჭვის სინთეზი შეუფერხებლად მიმდინარეობს; ეს ქალიშვილი. ჯაჭვი დაერქმევა წამყვანი. 5"-3" ჯაჭვზე - წყვეტილად, ფრაგმენტებად ( ოკაზაკის ფრაგმენტები), რომლებიც რეპლიკაციის დასრულების შემდეგ დნმ ლიგაზებით იკერება ერთ ძაფად; ამ ბავშვურ ჯაჭვს დაერქმევა ჩამორჩენილი (ჩამორჩება).

დნმ პოლიმერაზას განსაკუთრებული თავისებურება ის არის, რომ მას შეუძლია დაიწყოს თავისი მუშაობა მხოლოდ "თესლები" (პრაიმერი). „პრაიმერების“ როლს ასრულებს მოკლე რნმ-ის თანმიმდევრობები, რომლებიც წარმოიქმნება ფერმენტ რნმ პრიმაზას მიერ და დაწყვილებულია შაბლონურ დნმ-თან. რნმ პრაიმერები ამოღებულია პოლინუკლეოტიდური ჯაჭვების შეკრების დასრულების შემდეგ.

რეპლიკაცია ანალოგიურად მიმდინარეობს პროკარიოტებსა და ევკარიოტებში. პროკარიოტებში დნმ-ის სინთეზის სიჩქარე უფრო მაღალია (1000 ნუკლეოტიდი წამში), ვიდრე ევკარიოტებში (100 ნუკლეოტიდი წამში). რეპლიკაცია იწყება ერთდროულად დნმ-ის მოლეკულის რამდენიმე ნაწილში. დნმ-ის ფრაგმენტი რეპლიკაციის ერთი საწყისიდან მეორეში ქმნის რეპლიკაციის ერთეულს - რეპლიკონი.

რეპლიკაცია ხდება უჯრედების გაყოფამდე. დნმ-ის ამ უნარის წყალობით, მემკვიდრეობითი ინფორმაცია დედა უჯრედიდან ქალიშვილურ უჯრედებში გადადის.

რეპარაცია ("შეკეთება")

რეპარაციებიარის დნმ-ის ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობის დაზიანების აღმოფხვრის პროცესი. ხორციელდება უჯრედის სპეციალური ფერმენტული სისტემებით ( აღმდგენი ფერმენტები). დნმ-ის სტრუქტურის აღდგენის პროცესში შეიძლება გამოიყოს შემდეგი ეტაპები: 1) დნმ-ის აღმდგენი ნუკლეაზები ამოიცნობენ და აშორებენ დაზიანებულ ადგილს, რის შედეგადაც წარმოიქმნება უფსკრული დნმ-ის ჯაჭვში; 2) დნმ პოლიმერაზა ავსებს ამ ხარვეზს, აკოპირებს ინფორმაციას მეორე („კარგი“) ჯაჭვიდან; 3) დნმ ლიგაზას "ჯვარედინი ბმულები" ნუკლეოტიდებს, სრულდება შეკეთება.

სამი სარემონტო მექანიზმი ყველაზე მეტად არის შესწავლილი: 1) ფოტორემონტი, 2) ექსციზიური, ან წინასწარი რეპლიკაციული, სარემონტო, 3) პოსტ-რეპლიკაციური შეკეთება.

დნმ-ის სტრუქტურაში ცვლილებები ხდება უჯრედში მუდმივად რეაქტიული მეტაბოლიტების, ულტრაიისფერი გამოსხივების, მძიმე ლითონების და მათი მარილების გავლენის ქვეშ. შესაბამისად, სარემონტო სისტემების დეფექტები ზრდის მუტაციური პროცესების სიჩქარეს და იწვევს მემკვიდრეობით დაავადებებს (xeroderma pigmentosum, progeria, და ა.შ.).

რნმ-ის სტრუქტურა და ფუნქციები

- პოლიმერი, რომლის მონომერებია რიბონუკლეოტიდები. დნმ-ისგან განსხვავებით, რნმ წარმოიქმნება არა ორი, არამედ ერთი პოლინუკლეოტიდური ჯაჭვით (გარდა იმისა, რომ ზოგიერთ რნმ-ის შემცველ ვირუსს აქვს ორჯაჭვიანი რნმ). რნმ ნუკლეოტიდებს შეუძლიათ წყალბადის ბმები შექმნან ერთმანეთთან. რნმ-ის ჯაჭვები გაცილებით მოკლეა ვიდრე დნმ-ის ჯაჭვები.

რნმ მონომერი - ნუკლეოტიდი (რიბონუკლეოტიდი)- შედგება სამი ნივთიერების ნარჩენებისგან: 1) აზოტოვანი ფუძე, 2) ხუთნახშირბადოვანი მონოსაქარიდი (პენტოზა) და 3) ფოსფორის მჟავა. რნმ-ის აზოტოვანი ფუძეები ასევე მიეკუთვნება პირიმიდინებისა და პურინების კლასებს.

რნმ-ის პირიმიდინური ფუძეებია ურაცილი და ციტოზინი, ხოლო პურინის ფუძეებია ადენინი და გუანინი. რნმ ნუკლეოტიდის მონოსაქარიდი არის რიბოზა.

მონიშნეთ სამი სახის რნმ: 1) საინფორმაციო(მესინჯერი) რნმ - mRNA (mRNA), 2) ტრანსპორტირნმ - tRNA, 3) რიბოსომულირნმ - rRNA.

რნმ-ის ყველა ტიპი არის განშტოებული პოლინუკლეოტიდი, აქვს სპეციფიკური სივრცითი კონფორმაცია და მონაწილეობს ცილის სინთეზის პროცესებში. ინფორმაცია ყველა ტიპის რნმ-ის სტრუქტურის შესახებ ინახება დნმ-ში. დნმ-ის შაბლონზე რნმ-ის სინთეზირების პროცესს ტრანსკრიფცია ეწოდება.

გადაცემის რნმჩვეულებრივ შეიცავს 76 (75-დან 95-მდე) ნუკლეოტიდს; მოლეკულური წონა - 25000-30000. tRNA შეადგენს უჯრედში მთლიანი რნმ-ის შემცველობის დაახლოებით 10%-ს. tRNA-ს ფუნქციები: 1) ამინომჟავების ტრანსპორტირება ცილის სინთეზის ადგილზე, რიბოზომებში, 2) ტრანსლაციის შუამავალი. უჯრედში დაახლოებით 40 ტიპის tRNA გვხვდება, თითოეულ მათგანს აქვს უნიკალური ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობა. თუმცა, ყველა tRNA-ს აქვს რამდენიმე ინტრამოლეკულური დამატებითი რეგიონი, რის გამოც tRNA-ები იძენენ სამყურას ფოთლის მსგავს კონფორმაციას. ნებისმიერ tRNA-ს აქვს მარყუჟი რიბოსომასთან კონტაქტისთვის (1), ანტიკოდონის მარყუჟი (2), ციკლი ფერმენტთან (3), მიმღები ღერო (4) და ანტიკოდონი (5). ამინომჟავას ემატება მიმღების ღეროს 3" ბოლო. ანტიკოდონი- სამი ნუკლეოტიდი, რომლებიც „იდენტიფიცირებენ“ mRNA კოდონს. ხაზგასმით უნდა აღინიშნოს, რომ სპეციფიკურ tRNA-ს შეუძლია მისი ანტიკოდონის შესაბამისი მკაცრად განსაზღვრული ამინომჟავის ტრანსპორტირება. ამინომჟავასა და თრნმ-ს შორის კავშირის სპეციფიკა მიიღწევა ფერმენტ ამინოაცილ-ტრნმ სინთეტაზას თვისებების გამო.

რიბოსომური რნმშეიცავს 3000-5000 ნუკლეოტიდს; მოლეკულური წონა - 1 000 000-1 500 000. rRNA შეადგენს უჯრედში მთლიანი რნმ-ის 80-85%-ს. რიბოსომურ ცილებთან კომპლექსში, rRNA აყალიბებს რიბოზომებს - ორგანელებს, რომლებიც ახორციელებენ ცილის სინთეზს. ევკარიოტულ უჯრედებში, rRNA სინთეზი ხდება ბირთვებში. rRNA-ს ფუნქციები: 1) რიბოზომების აუცილებელი სტრუქტურული კომპონენტი და, ამრიგად, რიბოზომების ფუნქციონირების უზრუნველყოფა; 2) რიბოზომისა და ტრნმ-ის ურთიერთქმედების უზრუნველყოფა; 3) რიბოსომის საწყისი შეერთება და mRNA-ს ინიციატორი კოდონი და კითხვის ჩარჩოს განსაზღვრა, 4) რიბოსომის აქტიური ცენტრის ფორმირება.

მესინჯერის რნმიცვლებოდა ნუკლეოტიდის შემცველობით და მოლეკულური მასით (50000-დან 4000000-მდე). mRNA შეადგენს უჯრედში რნმ-ის მთლიანი შემცველობის 5%-მდე. mRNA-ს ფუნქციები: 1) გენეტიკური ინფორმაციის გადატანა დნმ-დან რიბოსომებში, 2) მატრიცა ცილის მოლეკულის სინთეზისთვის, 3) ცილის მოლეკულის პირველადი სტრუქტურის ამინომჟავების თანმიმდევრობის განსაზღვრა.

ATP-ის სტრუქტურა და ფუნქციები

ადენოზინტრიფოსფორის მჟავა (ATP)- უნივერსალური წყარო და ენერგიის მთავარი აკუმულატორი ცოცხალ უჯრედებში. ATP გვხვდება ყველა მცენარეულ და ცხოველურ უჯრედში. ატფ-ის რაოდენობა საშუალოდ შეადგენს 0,04%-ს (უჯრედის სველი წონის), ატფ-ის ყველაზე დიდი რაოდენობა (0,2-0,5%) გვხვდება ჩონჩხის კუნთებში.

ATP შედგება ნარჩენებისგან: 1) აზოტოვანი ფუძე (ადენინი), 2) მონოსაქარიდი (რიბოზა), 3) სამი ფოსფორის მჟავა. ვინაიდან ATP შეიცავს არა ერთ, არამედ სამ ფოსფორმჟავას ნარჩენებს, ის მიეკუთვნება რიბონუკლეოზიდის ტრიფოსფატებს.

სამუშაოების უმეტესობა, რომელიც ხდება უჯრედებში, იყენებს ATP ჰიდროლიზის ენერგიას. ამ შემთხვევაში, როდესაც ფოსფორის მჟავას ტერმინალური ნარჩენი აღმოიფხვრება, ATP გარდაიქმნება ADP-ად (ადენოზინდიფოსფორის მჟავა), ხოლო როდესაც ფოსფორმჟავას მეორე ნარჩენი აღმოიფხვრება, ის გადაიქცევა AMP-ად (ადენოზინმონოფოსფორის მჟავა). თავისუფალი ენერგიის გამოსავალი ფოსფორის მჟავას როგორც ბოლო, ისე მეორე ნარჩენების აღმოფხვრისას არის 30,6 კჯ. მესამე ფოსფატის ჯგუფის ელიმინაციას თან ახლავს მხოლოდ 13,8 კჯ გამოყოფა. ფოსფორის მჟავას ტერმინალურ და მეორე, მეორე და პირველ ნარჩენებს შორის კავშირებს ეწოდება მაღალი ენერგია (მაღალი ენერგია).

ATP რეზერვები მუდმივად ივსება. ყველა ორგანიზმის უჯრედებში ატფ-ის სინთეზი ხდება ფოსფორილირების პროცესში, ე.ი. ფოსფორის მჟავას დამატება ADP-ში. ფოსფორილირება ხდება სხვადასხვა ინტენსივობით სუნთქვის (მიტოქონდრია), გლიკოლიზის (ციტოპლაზმის) და ფოტოსინთეზის (ქლოროპლასტების) დროს.

ATP არის მთავარი კავშირი პროცესებს შორის, რომელსაც თან ახლავს ენერგიის გამოყოფა და დაგროვება და ენერგიის ხარჯვით მიმდინარე პროცესებს შორის. გარდა ამისა, ATP სხვა რიბონუკლეოზიდის ტრიფოსფატებთან ერთად (GTP, CTP, UTP) წარმოადგენს რნმ-ის სინთეზის სუბსტრატს.

Წადი ლექციები No3"ცილების სტრუქტურა და ფუნქციები. ფერმენტები"

Წადი ლექციები No5"უჯრედების თეორია. ფიჭური ორგანიზაციის ტიპები"

დნმ-ის მოლეკულა შედგება ორი ჯაჭვისგან, რომლებიც ქმნიან ორმაგ სპირალს. მისი სტრუქტურა პირველად გაშიფრეს ფრენსის კრიკმა და ჯეიმს უოტსონმა 1953 წელს.

თავდაპირველად, დნმ-ის მოლეკულა, რომელიც შედგებოდა წყვილი ნუკლეოტიდური ჯაჭვისგან, რომლებიც ერთმანეთის ირგვლივ ტრიალებდნენ, წარმოშობდა კითხვებს იმის შესახებ, თუ რატომ ჰქონდა მას ეს კონკრეტული ფორმა. მეცნიერები ამ ფენომენს კომპლემენტარობას უწოდებენ, რაც იმას ნიშნავს, რომ მხოლოდ გარკვეული ნუკლეოტიდები შეიძლება აღმოჩნდეს ერთმანეთის საპირისპიროდ მის ძაფებში. მაგალითად, ადენინი ყოველთვის თიმინის საპირისპიროა, ხოლო გუანინი ყოველთვის ციტოზინის საპირისპიროა. დნმ-ის მოლეკულის ამ ნუკლეოტიდებს კომპლემენტარული ეწოდება.

სქემატურად ასეა გამოსახული:

თ - ა

გ - გ

ეს წყვილი ქმნის ქიმიურ ნუკლეოტიდურ კავშირს, რომელიც განსაზღვრავს ამინომჟავების რიგითობას. პირველ შემთხვევაში ცოტა სუსტია. კავშირი C-სა და G-ს შორის უფრო ძლიერია. არაკომპლიმენტური ნუკლეოტიდები არ ქმნიან წყვილებს ერთმანეთთან.

შენობის შესახებ

ასე რომ, დნმ-ის მოლეკულის სტრუქტურა განსაკუთრებულია. მას ასეთი ფორმა აქვს მიზეზის გამო: ფაქტია, რომ ნუკლეოტიდების რაოდენობა ძალიან დიდია და დიდი სივრცეა საჭირო გრძელი ჯაჭვების მოსათავსებლად. სწორედ ამ მიზეზით ჯაჭვებს ახასიათებს სპირალური გრეხილი. ამ ფენომენს სპირალიზაციას უწოდებენ, ის საშუალებას აძლევს ძაფებს შემცირდეს დაახლოებით ხუთ-ექვსჯერ.

სხეული ამ ტიპის ზოგიერთ მოლეკულას ძალიან აქტიურად იყენებს, ზოგს იშვიათად. ეს უკანასკნელი, სპირალიზაციის გარდა, ასევე განიცდის ისეთ „კომპაქტურ შეფუთვას“, როგორიცაა სუპერსპირალიზაცია. შემდეგ კი დნმ-ის მოლეკულის სიგრძე მცირდება 25-30-ჯერ.

რა არის მოლეკულის „შეფუთვა“?

supercoiling პროცესი მოიცავს ჰისტონურ პროტეინებს. მათ აქვთ ძაფის კოჭის ან ღეროს სტრუქტურა და გარეგნობა. მათზე ხვეული სპირალიზებული ძაფები, რომლებიც მაშინვე „კომპაქტურად შეფუთული“ ხდება და მცირე ადგილს იკავებს. როდესაც ჩნდება ამა თუ იმ ძაფის გამოყენების საჭიროება, ის იხსნება კოჭიდან, მაგალითად, ჰისტონის ცილისგან და სპირალი იხსნება ორ პარალელურ ჯაჭვად. როდესაც დნმ-ის მოლეკულა ამ მდგომარეობაშია, მისგან საჭირო გენეტიკური მონაცემების წაკითხვა შესაძლებელია. თუმცა არის ერთი პირობა. ინფორმაციის მოპოვება შესაძლებელია მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ დნმ-ის მოლეკულის სტრუქტურას აქვს მოუხვევი ფორმა. წაკითხვისთვის ხელმისაწვდომ ქრომოსომებს ევქრომატინს უწოდებენ, ხოლო თუ ისინი ზეგადახვეულია, მაშინ ისინი უკვე ჰეტეროქრომატინები არიან.

Ნუკლეინის მჟავა

ნუკლეინის მჟავები, ცილების მსგავსად, ბიოპოლიმერებია. ძირითადი ფუნქციაა მემკვიდრეობითი (გენეტიკური ინფორმაციის) შენახვა, განხორციელება და გადაცემა. ისინი ორი ტიპისაა: დნმ და რნმ (დეზოქსირიბონუკლეური და რიბონუკლეური). მათში შემავალი მონომერები არის ნუკლეოტიდები, რომელთაგან თითოეული შეიცავს ფოსფორმჟავას ნარჩენს, ხუთნახშირბადოვან შაქარს (დეოქსირიბოზა/რიბოზა) და აზოტოვან ფუძეს. დნმ-ის კოდი მოიცავს 4 ტიპის ნუკლეოტიდს - ადენინი (A) / გუანინი (G) / ციტოზინი (C) / თიმინი (T). ისინი განსხვავდებიან მათში შემავალი აზოტოვანი ფუძით.

დნმ-ის მოლეკულაში ნუკლეოტიდების რაოდენობა შეიძლება იყოს უზარმაზარი - რამდენიმე ათასიდან ათეულ და ასეულ მილიონამდე. ასეთი გიგანტური მოლეკულების შემოწმება შესაძლებელია ელექტრონული მიკროსკოპით. ამ შემთხვევაში თქვენ შეძლებთ იხილოთ პოლინუკლეოტიდური ძაფების ორმაგი ჯაჭვი, რომლებიც ერთმანეთთან დაკავშირებულია ნუკლეოტიდების აზოტოვანი ფუძეების წყალბადური ბმებით.

Კვლევა

კვლევის დროს მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ დნმ-ის მოლეკულების ტიპები განსხვავებულია სხვადასხვა ცოცხალ ორგანიზმში. ასევე გაირკვა, რომ ერთი ჯაჭვის გუანინი მხოლოდ ციტოზინთან დაკავშირებაა, ხოლო თიმინი ადენინთან. ნუკლეოტიდების განლაგება ერთ ჯაჭვში მკაცრად შეესაბამება პარალელურს. პოლინუკლეოტიდების ამ კომპლემენტარობის წყალობით, დნმ-ის მოლეკულას შეუძლია გაორმაგება და თვითრეპროდუქცია. მაგრამ ჯერ დამატებითი ჯაჭვები, სპეციალური ფერმენტების გავლენის ქვეშ, რომლებიც ანადგურებენ დაწყვილებულ ნუკლეოტიდებს, განსხვავდებიან და შემდეგ თითოეულ მათგანში იწყება დაკარგული ჯაჭვის სინთეზი. ეს ხდება თითოეულ უჯრედში დიდი რაოდენობით არსებული თავისუფალი ნუკლეოტიდების გამო. ამის შედეგად, „დედა მოლეკულის“ ნაცვლად, წარმოიქმნება ორი „ქალიშვილი“, შემადგენლობითა და სტრუქტურით იდენტური და დნმ-ის კოდი ხდება ორიგინალური. ეს პროცესი უჯრედების გაყოფის წინამორბედია. ის უზრუნველყოფს ყველა მემკვიდრეობითი მონაცემების გადაცემას დედის უჯრედებიდან ქალიშვილულ უჯრედებზე, ისევე როგორც ყველა შემდგომ თაობებზე.

როგორ იკითხება გენის კოდი?

დღეს მხოლოდ დნმ-ის მოლეკულის მასა არ გამოითვლება - ასევე შესაძლებელია უფრო რთული მონაცემების გარკვევა, რომლებიც მანამდე მიუწვდომელი იყო მეცნიერებისთვის. მაგალითად, შეგიძლიათ წაიკითხოთ ინფორმაცია იმის შესახებ, თუ როგორ იყენებს ორგანიზმი საკუთარ უჯრედს. რა თქმა უნდა, თავდაპირველად ეს ინფორმაცია არის კოდირებული სახით და აქვს გარკვეული მატრიცის ფორმა და ამიტომ ის უნდა გადაიტანოს სპეციალურ მატარებელში, რომელიც არის რნმ. რიბონუკლეინის მჟავას შეუძლია შეაღწიოს უჯრედში ბირთვული მემბრანის მეშვეობით და წაიკითხოს დაშიფრული ინფორმაცია შიგნით. ამრიგად, რნმ არის ფარული მონაცემების გადამზიდავი ბირთვიდან უჯრედამდე და ის განსხვავდება დნმ-ისგან იმით, რომ შეიცავს რიბოზას დეზოქსირიბოზის ნაცვლად და ურაცილს თიმინის ნაცვლად. გარდა ამისა, რნმ არის ერთჯაჭვიანი.

რნმ სინთეზი

დნმ-ის სიღრმისეულმა ანალიზმა აჩვენა, რომ მას შემდეგ, რაც რნმ ტოვებს ბირთვს, ის შედის ციტოპლაზმაში, სადაც შესაძლებელია მატრიქსის სახით ინტეგრირება რიბოსომებში (სპეციალური ფერმენტული სისტემები). მიღებული ინფორმაციით ხელმძღვანელობით მათ შეუძლიათ ცილის ამინომჟავების შესაბამისი თანმიმდევრობის სინთეზირება. რიბოსომა ტრიპლეტის კოდიდან სწავლობს, თუ რომელი ტიპის ორგანული ნაერთი უნდა იყოს მიმაგრებული ფორმირების ცილის ჯაჭვზე. თითოეულ ამინომჟავას აქვს თავისი სპეციფიკური სამეული, რომელიც მას აკოდირებს.

ჯაჭვის ფორმირების დასრულების შემდეგ ის იძენს სპეციფიკურ სივრცულ ფორმას და იქცევა ცილად, რომელსაც შეუძლია შეასრულოს მისი ჰორმონალური, კონსტრუქციული, ფერმენტული და სხვა ფუნქციები. ნებისმიერი ორგანიზმისთვის ეს არის გენის პროდუქტი. სწორედ მისგან განისაზღვრება გენების ყველა სახის თვისება, თვისება და გამოვლინება.

გენები

თანმიმდევრობის პროცესები, უპირველეს ყოვლისა, შემუშავდა ინფორმაციის მისაღებად იმის შესახებ, თუ რამდენი გენი აქვს დნმ-ის მოლეკულას თავის სტრუქტურაში. და მიუხედავად იმისა, რომ კვლევამ მეცნიერებს ამ საკითხში დიდი პროგრესის მიღწევის საშუალება მისცა, მათი ზუსტი რაოდენობის დადგენა ჯერ არ არის შესაძლებელი.

სულ რამდენიმე წლის წინ ვარაუდობდნენ, რომ დნმ-ის მოლეკულები შეიცავს დაახლოებით 100 ათას გენს. ცოტა მოგვიანებით, ეს მაჩვენებელი 80 ათასამდე შემცირდა, ხოლო 1998 წელს გენეტიკოსებმა განაცხადეს, რომ ერთ დნმ-ში მხოლოდ 50 ათასი გენი არის წარმოდგენილი, რაც მთლიანი დნმ-ის სიგრძის მხოლოდ 3%-ია. მაგრამ გენეტიკოსების უახლესი დასკვნები გასაოცარი იყო. ახლა ისინი ამტკიცებენ, რომ გენომი მოიცავს 25-40 ათას ამ ერთეულს. გამოდის, რომ ქრომოსომული დნმ-ის მხოლოდ 1,5% არის პასუხისმგებელი ცილების კოდირებაზე.

კვლევა ამით არ გაჩერებულა. გენეტიკური ინჟინერიის სპეციალისტების პარალელურმა ჯგუფმა დაადგინა, რომ გენების რაოდენობა ერთ მოლეკულაში ზუსტად 32 ათასია. როგორც ხედავთ, საბოლოო პასუხის მიღება ჯერ კიდევ შეუძლებელია. ძალიან ბევრი წინააღმდეგობაა. ყველა მკვლევარი ეყრდნობა მხოლოდ მათ შედეგებს.

იყო თუ არა ევოლუცია?

იმისდა მიუხედავად, რომ არ არსებობს მტკიცებულება მოლეკულის ევოლუციის შესახებ (რადგან დნმ-ის მოლეკულის სტრუქტურა მყიფე და მცირე ზომისაა), მეცნიერებმა მაინც გააკეთეს ერთი ვარაუდი. ლაბორატორიულ მონაცემებზე დაყრდნობით, მათ გამოთქვეს შემდეგი ვერსია: გამოჩენის საწყის ეტაპზე მოლეკულას ჰქონდა მარტივი თვითგამრავლების პეპტიდის ფორმა, რომელიც მოიცავდა ძველ ოკეანეებში ნაპოვნი 32-მდე ამინომჟავას.

თვითგამრავლების შემდეგ, ბუნებრივი გადარჩევის ძალების წყალობით, მოლეკულებმა შეიძინეს უნარი დაიცვან თავი გარე ელემენტებისაგან. მათ დაიწყეს უფრო დიდხანს ცხოვრება და უფრო დიდი რაოდენობით გამრავლება. მოლეკულებს, რომლებიც აღმოჩნდნენ ლიპიდურ ბუშტში, ჰქონდათ საკუთარი თავის გამრავლების ყველა შანსი. რიგი თანმიმდევრული ციკლების შედეგად ლიპიდურმა ბუშტებმა შეიძინეს უჯრედის მემბრანების ფორმა, შემდეგ კი - ცნობილი ნაწილაკები. უნდა აღინიშნოს, რომ დღეს დნმ-ის მოლეკულის ნებისმიერი მონაკვეთი რთული და მკაფიოდ მოქმედი სტრუქტურაა, რომლის ყველა მახასიათებელი მეცნიერებს ჯერ ბოლომდე არ აქვთ შესწავლილი.

თანამედროვე სამყარო

ახლახან ისრაელის მეცნიერებმა შექმნეს კომპიუტერი, რომელსაც შეუძლია წამში ტრილიონობით ოპერაცია შეასრულოს. დღეს ის ყველაზე სწრაფი მანქანაა დედამიწაზე. მთელი საიდუმლო ის არის, რომ ინოვაციური მოწყობილობა დნმ-ით იკვებება. პროფესორები ამბობენ, რომ უახლოეს მომავალში ასეთი კომპიუტერები ენერგიის გამომუშავებას კი შეძლებენ.

ერთი წლის წინ, ვეიზმანის ინსტიტუტის სპეციალისტებმა რეჰოვოტში (ისრაელი) გამოაცხადეს პროგრამირებადი მოლეკულური გამოთვლითი მანქანის შექმნის შესახებ, რომელიც შედგება მოლეკულებისა და ფერმენტებისგან. მათ ჩაანაცვლეს სილიკონის მიკროჩიპები. ამ დროისთვის გუნდმა პროგრესი განიცადა. ახლა მხოლოდ ერთი დნმ-ის მოლეკულას შეუძლია კომპიუტერს მიაწოდოს საჭირო მონაცემები და საჭირო საწვავი.

ბიოქიმიური „ნანოკომპიუტერები“ არ არის ფიქცია, ისინი უკვე არსებობს ბუნებაში და ვლინდება ყველა ცოცხალ არსებაში. მაგრამ ხშირად მათ არ მართავენ ადამიანები. ადამიანს ჯერ არ შეუძლია რაიმე მცენარის გენომზე ოპერაცია, რათა გამოთვალოს, ვთქვათ, რიცხვი „პი“.

მონაცემების შესანახად/დამუშავებისთვის დნმ-ის გამოყენების იდეა პირველად მეცნიერებს გონებაში 1994 წელს გაუჩნდა. სწორედ მაშინ გამოიყენეს მოლეკულა მარტივი მათემატიკური ამოცანის გადასაჭრელად. მას შემდეგ არაერთმა კვლევითმა ჯგუფმა შესთავაზა დნმ-ის კომპიუტერებთან დაკავშირებული სხვადასხვა პროექტი. მაგრამ აქ ყველა მცდელობა დაფუძნებული იყო მხოლოდ ენერგიის მოლეკულაზე. ასეთ კომპიუტერს შეუიარაღებელი თვალით ვერ ხედავ, ის ჰგავს წყლის გამჭვირვალე ხსნარს სინჯარაში. მასში არ არის მექანიკური ნაწილები, არამედ მხოლოდ ტრილიონობით ბიომოლეკულური მოწყობილობა - და ეს მხოლოდ ერთ წვეთ სითხეშია!

ადამიანის დნმ

ადამიანებმა შეიტყვეს ადამიანის დნმ-ის ტიპის შესახებ 1953 წელს, როდესაც მეცნიერებმა პირველად შეძლეს მსოფლიოსთვის ეჩვენებინათ ორჯაჭვიანი დნმ-ის მოდელი. ამისათვის კირკმა და უოტსონმა მიიღეს ნობელის პრემია, რადგან ეს აღმოჩენა ფუნდამენტური გახდა მე-20 საუკუნეში.

დროთა განმავლობაში, რა თქმა უნდა, მათ დაამტკიცეს, რომ სტრუქტურირებული ადამიანის მოლეკულა შეიძლება გამოიყურებოდეს არა მხოლოდ შემოთავაზებულ ვერსიაში. დნმ-ის უფრო დეტალური ანალიზის ჩატარების შემდეგ მათ აღმოაჩინეს A-, B- და მარცხენა ფორმა Z-. ფორმა A- ხშირად გამონაკლისია, რადგან ის იქმნება მხოლოდ ტენიანობის ნაკლებობის შემთხვევაში. მაგრამ ეს მხოლოდ ლაბორატორიულ კვლევებშია შესაძლებელი; ბუნებრივი გარემოსთვის ეს ანომალიურია; ასეთი პროცესი ცოცხალ უჯრედში არ შეიძლება მოხდეს.

B- ფორმა კლასიკურია და ცნობილია, როგორც ორმაგი მარჯვენა ხელის ჯაჭვი, მაგრამ Z- ფორმა არა მხოლოდ მარცხნივ საპირისპირო მიმართულებით არის გადახრილი, არამედ აქვს უფრო ზიგზაგის გარეგნობა. მეცნიერებმა ასევე გამოავლინეს G-quadruplex ფორმა. მის სტრუქტურას აქვს არა 2, არამედ 4 ძაფი. გენეტიკოსების აზრით, ეს ფორმა ჩნდება იმ ადგილებში, სადაც გუანინის ჭარბი რაოდენობაა.

ხელოვნური დნმ

დღეს უკვე არსებობს ხელოვნური დნმ, რომელიც რეალურის იდენტური ასლია; იგი სრულყოფილად მიჰყვება ბუნებრივი ორმაგი სპირალის სტრუქტურას. მაგრამ, ორიგინალური პოლინუკლეოტიდისგან განსხვავებით, ხელოვნურს მხოლოდ ორი დამატებითი ნუკლეოტიდი აქვს.

ვინაიდან დუბლირება შეიქმნა რეალური დნმ-ის სხვადასხვა კვლევებიდან მიღებული ინფორმაციის საფუძველზე, მისი კოპირება, თვითგამრავლება და განვითარებაც შესაძლებელია. ასეთი ხელოვნური მოლეკულის შექმნაზე ექსპერტები დაახლოებით 20 წელია მუშაობენ. შედეგი არის საოცარი გამოგონება, რომელსაც შეუძლია გამოიყენოს გენეტიკური კოდი ისევე, როგორც ბუნებრივი დნმ.

არსებულ ოთხ აზოტოვან ბაზას გენეტიკოსებმა დაამატეს ორი დამატებითი, რომლებიც შეიქმნა ბუნებრივი ბაზების ქიმიური მოდიფიკაციით. ბუნებრივი დნმ-ისგან განსხვავებით, ხელოვნური დნმ საკმაოდ მოკლე აღმოჩნდა. იგი შეიცავს მხოლოდ 81 ბაზის წყვილს. თუმცა, ის ასევე მრავლდება და ვითარდება.

ხელოვნურად მიღებული მოლეკულის რეპლიკაცია ხდება პოლიმერაზული ჯაჭვური რეაქციის წყალობით, მაგრამ ჯერჯერობით ეს არ ხდება დამოუკიდებლად, არამედ მეცნიერთა ჩარევით. ისინი დამოუკიდებლად ამატებენ საჭირო ფერმენტებს აღნიშნულ დნმ-ს, ათავსებენ მას სპეციალურად მომზადებულ თხევად გარემოში.

Საბოლოო შედეგი

დნმ-ის განვითარების პროცესსა და საბოლოო შედეგზე შეიძლება გავლენა იქონიოს სხვადასხვა ფაქტორმა, როგორიცაა მუტაციები. ეს საჭიროებს მატერიის ნიმუშების შესწავლას, რათა ანალიზის შედეგი იყოს სანდო და სანდო. ამის მაგალითია მამობის ტესტი. მაგრამ ჩვენ არ შეგვიძლია არ გავიხაროთ, რომ ისეთი შემთხვევები, როგორიცაა მუტაცია, იშვიათია. მიუხედავად ამისა, ნივთიერების ნიმუშები ყოველთვის ხელახლა შემოწმდება ანალიზზე დაყრდნობით უფრო ზუსტი ინფორმაციის მისაღებად.

მცენარეთა დნმ

მაღალი თანმიმდევრობის ტექნოლოგიების (HTS) წყალობით რევოლუცია განხორციელდა გენომიკის სფეროში - შესაძლებელია მცენარეებიდან დნმ-ის მოპოვებაც. რა თქმა უნდა, მცენარეული მასალისგან მაღალი ხარისხის მოლეკულური წონის დნმ-ის მიღება გარკვეულ სირთულეებს იწვევს მიტოქონდრიისა და ქლოროპლასტის დნმ-ის ასლების დიდი რაოდენობით, აგრეთვე პოლისაქარიდების და ფენოლური ნაერთების მაღალი დონის გამო. სტრუქტურის იზოლირებისთვის, რომელსაც ამ შემთხვევაში განვიხილავთ, გამოიყენება სხვადასხვა მეთოდი.

წყალბადის ბმა დნმ-ში

წყალბადის ბმა დნმ-ის მოლეკულაში პასუხისმგებელია ელექტრომაგნიტურ მიზიდულობაზე, რომელიც წარმოიქმნება დადებითად დამუხტულ წყალბადის ატომს შორის, რომელიც მიმაგრებულია ელექტროუარყოფით ატომს. ეს დიპოლური ურთიერთქმედება არ აკმაყოფილებს ქიმიური ბმის კრიტერიუმს. მაგრამ ეს შეიძლება მოხდეს ინტერმოლეკულურად ან მოლეკულის სხვადასხვა ნაწილში, ანუ ინტრამოლეკულურად.

წყალბადის ატომი ერთვის ელექტროუარყოფით ატომს, რომელიც არის ბმის დონორი. ელექტროუარყოფითი ატომი შეიძლება იყოს აზოტი, ფტორი ან ჟანგბადი. ის - დეცენტრალიზაციის გზით - იზიდავს ელექტრონის ღრუბელს წყალბადის ბირთვიდან თავისკენ და წყალბადის ატომს (ნაწილობრივ) დადებითად დამუხტულს ხდის. ვინაიდან H-ის ზომა სხვა მოლეკულებთან და ატომებთან შედარებით მცირეა, მუხტიც მცირეა.

დნმ-ის გაშიფვრა

დნმ-ის მოლეკულის გაშიფვრამდე, მეცნიერები ჯერ იღებენ უჯრედების დიდ რაოდენობას. ყველაზე ზუსტი და წარმატებული მუშაობისთვის საჭიროა დაახლოებით მილიონი მათგანი. კვლევის დროს მიღებული შედეგები მუდმივად შედარება და აღრიცხვა ხდება. დღეს გენომის გაშიფვრა იშვიათობა კი არ არის, არამედ ხელმისაწვდომი პროცედურაა.

რა თქმა უნდა, ერთი უჯრედის გენომის გაშიფვრა არაპრაქტიკული სავარჯიშოა. ასეთი კვლევების დროს მიღებული მონაცემები მეცნიერებისთვის არ არის საინტერესო. მაგრამ მნიშვნელოვანია გვესმოდეს, რომ დეკოდირების ყველა არსებული მეთოდი, მიუხედავად მათი სირთულისა, საკმარისად ეფექტური არ არის. ისინი მხოლოდ დნმ-ის 40-70%-ის წაკითხვის საშუალებას მისცემს.

თუმცა, ახლახან ჰარვარდის პროფესორებმა გამოაცხადეს მეთოდი, რომლის საშუალებითაც შესაძლებელია გენომის 90%-ის გაშიფვრა. ტექნიკა ეფუძნება იზოლირებულ უჯრედებში პრაიმერის მოლეკულების დამატებას, რომლის დახმარებითაც იწყება დნმ-ის რეპლიკაცია. მაგრამ ეს მეთოდიც არ შეიძლება ჩაითვალოს წარმატებულად, ის ჯერ კიდევ საჭიროებს დახვეწას, სანამ ღიად გამოიყენებს მეცნიერებას.

დეოქსირიბონუკლეინის მჟავა, ანუ დნმ, არის სიცოცხლის საშენი ბლოკი, ბიოლოგიური მეხსიერების კოდი, რომელიც უზრუნველყოფს გენეტიკური მონაცემების გადაცემას თაობიდან თაობას ცოცხალი არსებების ევოლუციის განმავლობაში. დნმ მზადდება ორმაგი სპირალის სახით და ასევე შეიცავს ინფორმაციას სხვადასხვა ტიპის რნმ-ისა და ცილების სტრუქტურის შესახებ. ქიმიურად, დნმ არის გრძელი პოლიმერული მოლეკულა, რომელიც შედგება ნუკლეოტიდების განმეორებითი ბლოკებისგან. თუმცა, ბიოლოგიური თვალსაზრისით, დნმ არის სიცოცხლის ყველაზე დახვეწილ დონეზე გაგების გასაღები, გამოსავალი გენომზე ექსპერიმენტებისთვის, რაც საშუალებას იძლევა გაშიფროს დნმ-ის კოდი და კაცობრიობის მომავლის, როგორც ბუნებრივი არსებების კლასისგან დამოუკიდებელი. ევოლუცია. 1953 წელს დნმ-ის სტრუქტურის გაშიფვრისთვის სამმა მეცნიერმა 1962 წელს მიიღო ნობელის პრემია ფიზიოლოგიასა და მედიცინაში.

არ მინდა იმედი გავუცრუო მათ, ვისაც ნესის რეალობის სჯერა (როგორც ხშირად უწოდებენ ურჩხულს, რომელიც სავარაუდოდ ლოხ ნესში ცხოვრობს შოტლანდიაში), თუმცა, ყველა არსებული ვერსიის შესახებ, თუ ვინ ცხოვრობს ლოხ ნესის სიღრმეში. , ეს ყველაზე დამაჯერებლად ჟღერს. რასაკვირველია, მეცნიერები 100%-ით დარწმუნებით ვერ იტყვიან, რომ ნესი გველთევზაა, თუმცა მათ ამის საფუძვლიანი საფუძველი აქვთ. ასე რომ, დიდი ალბათობით, ნესი სხვა არაფერი აღმოჩნდება, თუ არა სახეზე ამბის გამეორება. ეს გახსოვს? მასზე ბევრი ისაუბრეს, მოგვიანებით კი გაირკვა, რომ ცნობილი სახე სხვა არაფერია, თუ არა მარსის ქარის, წყლისა და ველური ადამიანის ფანტაზიის შემოქმედება.

მეცნიერები მსოფლიოს სხვადასხვა კუთხიდან ცდილობენ გააფუჭონ ზღვარი ხელოვნურ და ცოცხალ ორგანიზმებს შორის, რათა საბოლოოდ შექმნან რობოტები, რომლებსაც შეუძლიათ დამოუკიდებლად წარმოქმნან საკუთარი სახის. ამისკენ პირველი ნაბიჯი ახლახან გადადგნენ კორნელის უნივერსიტეტის მკვლევარებმა - შექმნეს ბიოლოგიური მასალა, რომელიც აჩვენებს ცოცხალი ორგანიზმების სამ ძირითად თვისებას: თვითორგანიზებას, მეტაბოლურ უნარს და განვითარებას.

შეიძლება სასარგებლო იყოს წაკითხვა: