Nima uchun nuklein kislota oqsil molekulalari. Qaysi biri birinchi bo'lib keldi: nuklein kislotami yoki oqsilmi?

Amerikalik olimlar tirik hujayradagi irsiy ma'lumotlarning zamonaviy molekulyar tashuvchilari - nuklein kislotalarning ajdodi bo'lishi mumkin bo'lgan molekulani yaratishga muvaffaq bo'lishdi. U TNK deb nomlangan, chunki u to'rt karbonli shakar tetrozasini o'z ichiga oladi. Evolyutsiya jarayonida biz bilgan DNK va RNK undan kelib chiqqan deb taxmin qilinadi.

Hozirgacha Yerda taxminan to'rt milliard yil oldin sodir bo'lgan voqealarni qayta tiklash bilan shug'ullangan olimlar bitta oddiy va ayni paytda juda muhim savolga javob bera olmaydilar - dezoksiribonuklein kislotasi yoki oddiyroq aytganda, DNK qanday paydo bo'lgan?

Axir, bu molekulasiz birinchi tirik hujayralar (yoki ularning o'tmishdoshlari) o'z-o'zini ko'paytirish uchun zarur bo'lgan oqsillarning tuzilishi haqidagi ma'lumotlarni saqlay olmadilar. Ya'ni, DNKsiz hayot sayyoramiz bo'ylab ham fazoda, ham vaqtda tarqala olmaydi.

Ko'pgina tajribalar shuni ko'rsatdiki, DNKning o'zi, uning barcha "ehtiyot qismlarini" qanday sharoitda joylashtirganingizdan qat'i nazar, yig'a olmaydi. Ushbu molekulani yaratish uchun bir necha o'nlab ferment oqsillarining faolligi zarur. Agar shunday bo'lsa, evolyutsionistlarning fikrida tovuq va tuxumning ustuvorligi muammosi kabi shafqatsiz doira darhol paydo bo'ladi: agar DNK bo'lmasa fermentlar qaerdan paydo bo'lishi mumkin? Axir, ularning tuzilishi haqidagi ma'lumotlar ushbu murakkab molekulada aniq qayd etilgan.

To'g'ri, yaqinda ba'zi molekulyar biologlar bu boshi berk ko'chadan chiqish yo'lini taklif qilishdi: ular ilgari irsiy ma'lumotlar "singlisi" DNK, ribonuklein kislotasi yoki RNKda saqlangan deb hisoblashadi. Xo'sh, bu molekula, ma'lum sharoitlarda, o'z-o'zidan nusxa ko'chirishga qodir va ko'plab tajribalar buni tasdiqlaydi (bu haqda ko'proq "Boshida ... ribonuklein kislotasi bor edi" maqolasida o'qishingiz mumkin).

Aftidan, yechim topildi - birinchi navbatda, ribozimlar (fermentativ faollikka ega bo'lgan RNK molekulalari) o'zlarini nusxalashdi va shu yo'lda mutatsiyaga uchragan holda, yangi foydali oqsillar haqida ma'lumotni "sotib olishdi". Bir muncha vaqt o'tgach, bu ma'lumot shunchalik to'plandiki, RNK bitta oddiy narsani "tushundi" - endi u o'z-o'zidan nusxa ko'chirishning juda murakkab ishini bajarishi shart emas. Va tez orada mutatsiyalarning keyingi tsikli RNKni yanada murakkab, ammo ayni paytda barqaror DNKga aylantirdi, bu endi bunday "bema'nilik" bilan shug'ullanmaydi.

Biroq, nuklein kislotalar qanday paydo bo'lganligi haqidagi savolga aniq javob topilmadi. Chunki o'zini ko'chirish qobiliyatiga ega bo'lgan birinchi RNK qanday paydo bo'lganligi hali ham noma'lumligicha qoldi. Axir, tajribalar ko'rsatganidek, u ham o'zini o'zi yig'ishga qodir emas - uning molekulasi ham buning uchun juda murakkab.

Ba'zi molekulyar biologlar, ehtimol, o'sha uzoq vaqtlarda DNK va RNKdan ko'ra oddiyroq boshqa nuklein kislota mavjud bo'lishi mumkinligini taxmin qilishdi. Va dastlab u ma'lumotni saqlaydigan molekula edi.

Biroq, bunday taxminni tasdiqlash juda qiyin, chunki hozirgi vaqtda ushbu kislotalar guruhidan DNK va RNKdan tashqari boshqa ma'lumotlarning "saqlovchilari" yo'q. Biroq, biokimyoning zamonaviy usullari bunday birikmani qayta yaratishga imkon beradi, keyin esa u "hayotning asosiy molekulasi" roliga mos keladimi yoki yo'qmi, eksperimental ravishda tekshiriladi.

Va yaqinda Arizona universiteti (AQSh) olimlari DNK va RNKning umumiy ajdodi TNK yoki tetrosonuklein kislota bo'lishi mumkinligini taxmin qilishdi. U o'z avlodlaridan azotli asoslarni (yoki nukleotidlarni) ushlab turadigan ushbu moddaning "shakar-fosfat ko'prigi" tarkibida pentoza emas - besh uglerod atomli shakar, balki to'rt uglerodli tetroza mavjud. Va bu turdagi shakar DNK va RNKning besh uglerodli halqalariga qaraganda ancha sodda. Va, eng muhimi, ularni o'zlari yig'ish mumkin - ikkita bir xil ikki uglerodli bo'lakdan.

Amerikalik biokimyogarlar tetrozaning bir nechta qisqa molekulalarini yaratishga harakat qilishdi va bu jarayonda bu massiv va murakkab fermentativ apparatlardan foydalanishni talab qilmasligini aniqladilar - ma'lum sharoitlarda kislota "zaxira qismlar" dan to'yingan eritmada yig'ilgan. ikkita ferment.

Ya'ni, u haqiqatan ham hayot shakllanishining boshida paydo bo'lishi mumkin edi. Va birinchi tirik organizmlar RNK va DNKni sintez qilish qobiliyatiga ega bo'lgan fermentativ apparatga ega bo'lgunga qadar, TNC irsiy ma'lumotlarning saqlovchisi edi.

Ammo bu molekula, printsipial jihatdan, shunday muhim rol o'ynashi mumkinmi? Endi buni to'g'ridan-to'g'ri sinab ko'rishning iloji yo'q, chunki TNC ma'lumotlarini o'qiy oladigan oqsillar yo'q. Biroq, Arizona molekulyar biologlari boshqa yo'lni tanlashga qaror qilishdi. Ular qiziqarli tajriba o'tkazdilar - ular DNK va TNC iplarini bir-biri bilan bog'lashga harakat qilishdi. Natijada gibrid molekula paydo bo'ldi - DNK zanjirining o'rtasida TNKning 70 nukleotidli bo'lagi bor edi. Qizig'i shundaki, bu molekula replikatsiya, ya'ni o'z-o'zidan nusxa ko'chirish qobiliyatiga ega edi. Va bu xususiyat har qanday molekulyar axborot tashuvchisi uchun eng muhim hisoblanadi.

Bundan tashqari, olimlar TNK molekulasi oqsil bilan osongina birlashishi va shunga mos ravishda fermentativ xususiyatga ega bo'lishi mumkinligini ko'rsatdi. Tadqiqotchilar bir qator eksperimentlar o'tkazdilar, ular TNC maxsus protein trombini bog'laydigan strukturani ishlab chiqishi mumkinligini ko'rsatdi: DNK zanjirida TNC zanjiri hosil bo'ldi, ammo DNK ketganidan keyin u o'z strukturasining xususiyatlarini yo'qotmadi va davom etdi. oqsilni maxsus ushlab turish uchun.

TNK fragmenti uzunligi 70 nukleotidni tashkil etdi, bu ferment oqsillari uchun noyob "o'rindiqlar" yaratish uchun etarli. Ya'ni, ribozimga o'xshash narsalarni TNClardan ham olish mumkin (u oqsil bilan bog'langan RNKdan iborat ekanligini eslatib o'taman).

Shunday qilib, tajribalar TNK DNK va RNKning ajdodi bo'lishi mumkinligini ko'rsatdi. Ikkinchisi tetrozani pentoza bilan almashtirishga olib kelgan bir qator mutatsiyalar natijasida biroz oldinroq shakllangan bo'lishi mumkin. Va keyin, tabiiy tanlanish yordamida, ribonuklein kislotasi tetrozadan oldingisiga qaraganda ancha barqaror va barqaror ekanligi ma'lum bo'ldi (tetrozlar haqiqatan ham bir qator kimyoviy ta'sirlarga juda beqaror). Shunday qilib, avlod o'z ajdodini molekulyar axborot tashuvchisi joyidan raqobatbardosh tarzda siqib chiqardi.

Savol tug'iladi: TMKlarning ajdodlari tetrozadan ko'ra oddiyroq shakarga ega bo'lishi mumkinmi? Ehtimol, yo'q va buning sababi. Faqat to'rtta uglerod atomidan boshlab, shakarlar tsiklik tuzilmalarni hosil qilishi mumkin, uch uglerodli uglevodlar buni qila olmaydi. Xo'sh, busiz nuklein kislota hosil bo'lmaydi - faqat tsiklik shakar molekulalari ushbu moddaning barcha boshqa tarkibiy qismlarini ushlab turishga qodir. Shunday qilib, TNK haqiqatan ham birinchi bo'lganga o'xshaydi.

Shuni ta'kidlash kerakki, asar mualliflari "aynan shunday bo'lgan" deb da'vo qilishmaydi. To'g'ri aytganda, ular faqat TNK kabi ribonuklein kislotalarning ajdodlar shakli mavjudligini isbotladilar (aytmoqchi, zamonaviy dunyoda tabiiy muhitda uchramaydi). Kashfiyotning ahamiyati shundaki, irsiy ma'lumotlarning molekulyar tashuvchilari evolyutsiyasining mumkin bo'lgan yo'llaridan biri ko'rsatilgan. Va nihoyat, birinchi bo'lib nima bo'lganligi haqidagi eski tortishuv - nuklein kislota yoki oqsil haqida hal qilindi ...

Savol 1. Olimlar molekulyar darajada qanday jarayonlarni o'rganadilar?

Molekulyar darajada organizm hayotining eng muhim jarayonlari o'rganiladi: uning o'sishi va rivojlanishi, metabolizmi va energiya aylanishi, irsiy ma'lumotlarni saqlash va uzatish, o'zgaruvchanlik.

Savol 2. Tirik organizmlar tarkibida qanday elementlar ustunlik qiladi?

Tirik organizmda 70-80 dan ortiq kimyoviy elementlar mavjud, ammo uglerod, kislorod, vodorod va azot ustunlik qiladi.

Savol 3. Nima uchun oqsillar, nuklein kislotalar, uglevodlar va lipidlar molekulalari faqat hujayradagi biopolimerlar hisoblanadi?

Oqsillar, nuklein kislotalar, uglevodlar va lipidlar molekulalari polimerlardir, chunki ular takrorlanuvchi monomerlardan iborat. Lekin faqat tirik tizimda (hujayra, organizm) bu moddalar o'zining biologik mohiyatini namoyon qiladi, bir qator o'ziga xos xususiyatlarga ega va ko'plab muhim funktsiyalarni bajaradi. Shuning uchun tirik tizimlarda bunday moddalar biopolimerlar deb ataladi. Tirik tizimdan tashqarida bu moddalar biologik xususiyatlarini yo'qotadi va biopolimerlar emas.

Savol 4. Biopolimer molekulalarining universalligi deganda nima tushuniladi?

Biopolimerlarning xossalari ularni tashkil etuvchi monomerlarning soni, tarkibi va joylashish tartibiga bog'liq. Polimer tarkibidagi monomerlarning tarkibi va ketma-ketligini o'zgartirish qobiliyati organizmning turlaridan qat'i nazar, biopolimer variantlarining juda ko'p xilma-xilligini ta'minlaydi. Barcha tirik organizmlarda biopolimerlar yagona reja asosida quriladi.

1.1. Molekulyar daraja: umumiy xususiyatlar

Ushbu sahifada qidirilgan:

• olimlar molekulyar darajada qanday jarayonlarni o'rganishadi?
• biopolimer molekulalarining universalligi deganda nima tushuniladi
• tirik organizmlarda qanday elementlar ustunlik qiladi
• Nima uchun oqsillar, nuklein kislotalar, uglevodlar va lipidlar molekulalari faqat hujayradagi biopolimerlar hisoblanadi
• nima uchun molekulalar oqsillar nuklein kislotalar uglevodlar va lipidlar

Ildizga qarang!
Kozma Prutkov

Tirik hujayra qanday kimyoviy elementlardan iborat? Shakar va lipidlar qanday rol o'ynaydi? Oqsillar qanday tuzilgan va ularning molekulalari qanday qilib ma'lum fazoviy shaklga ega bo'ladi? Fermentlar nima va ular o'zlarining substratlarini qanday taniydilar? RNK va DNK molekulalarining tuzilishi qanday? DNK molekulasining qanday xususiyatlari unga genetik axborot tashuvchisi rolini o'ynashga imkon beradi?

Dars-ma'ruza

TIRIK NORZATLARNING INSON VA MOLEKULAR TARKIBI. Biz tirik tizimlar bilan tanishuvimizni molekulyar genetik darajadan boshlaymiz. Bu tirik organizmlar hujayralarining strukturaviy va funktsional asosini tashkil etuvchi molekulalarning darajasi.

Retrovirus. Viruslar ajoyib geometrik shakllarni namoyish etadi!

D.I. Mendeleyevning davriy tizimiga kiritilgan barcha elementlarning 80 ga yaqini tirik hujayrada topilganligini eslaylik. Bu tirik va jonsiz tabiatning umumiyligining isbotlaridan biri bo'lib xizmat qiladi.

Hujayra massasining 90% dan ortig'i uglerod, vodorod, azot va kisloroddan iborat. Hujayrada oltingugurt, fosfor, kaliy, natriy, kaltsiy, magniy, temir va xlor ancha kam miqdorda bo'ladi. Boshqa barcha elementlar (sink, mis, yod, ftor, kobalt, marganets va boshqalar) birgalikda hujayra massasining 0,02% dan ko'p bo'lmagan qismini tashkil qiladi. Shuning uchun ular mikroelementlar deb ataladi. Mikroelementlar gormonlar, fermentlar va vitaminlar tarkibiga kiradi, ya'ni yuqori biologik faollikka ega birikmalar.

Masalan, qalqonsimon bez gormoni - tiroksinni ishlab chiqarish uchun zarur bo'lgan organizmda yod etishmasligi, bu gormon ishlab chiqarishning pasayishiga va natijada jiddiy kasalliklarning, shu jumladan kretinizmning rivojlanishiga olib keladi.

Hujayra tarkibining katta qismi suvdir. Ko'pgina moddalar hujayra ichiga suvli eritmalar shaklida kiradi yoki undan chiqadi; Bundan tashqari, suv bir qator kimyoviy reaktsiyalarda bevosita ishtirok etib, hosil bo'lgan birikmalarga H + yoki OH - ionlarini beradi. Yuqori issiqlik sig'imi tufayli suv hujayra ichidagi haroratni barqarorlashtiradi, bu uni hujayrani o'rab turgan muhitdagi harorat o'zgarishiga kamroq bog'liq qiladi.

Hujayra hajmining 70% ni tashkil etuvchi suvdan tashqari, tarkibida organik moddalar - uglerod birikmalari ham mavjud. Ular orasida 30 tagacha uglerod atomlari va makromolekulalar bo'lgan kichik molekulalar mavjud. Birinchisiga oddiy qandlar (monosaxaridlar), lipidlar, aminokislotalar va nukleotidlar kiradi. Ular makromolekulalar qurilishi uchun tarkibiy qismlar bo'lib xizmat qiladi va bundan tashqari, ular tirik hujayraning metabolik jarayonlari va energiyasida muhim rol o'ynaydi.

Va shunga qaramay, molekulyar darajadagi hayotning asosi oqsillar va nuklein kislotalar bo'lib, biz batafsilroq muhokama qilamiz.

aminokislotalar va oqsillar. Tirik tabiatda sincaplar alohida o'rin tutadi. Ular hujayraning qurilish materiali bo'lib xizmat qiladi va hujayralarda sodir bo'ladigan jarayonlarning deyarli hech biri ularning ishtirokisiz sodir bo'lmaydi.

Protein molekulasi aminokislotalar zanjiri bo'lib, bunday zanjirdagi bo'g'inlar soni o'ndan bir necha minggacha bo'lishi mumkin. Qo'shni aminokislotalar bir-biri bilan kimyoviy bog'lanishning maxsus turi bilan bog'langan peptid. Bu bog'lanish oqsil sintezi jarayonida, bir aminokislotaning karboksil guruhi boshqa aminokislotalarning qo'shni aminokislotalari bilan bog'langanda hosil bo'ladi (32-rasm).

Guruch. 32. Peptid aloqasi

Barcha 20 turdagi aminokislotalar oqsillarni qurishda ishtirok etadi. Biroq, ularning oqsil zanjirida almashinish tartibi juda xilma-xildir, bu juda ko'p sonli birikmalar va natijada ko'p turdagi oqsil molekulalarini qurish uchun imkoniyat yaratadi. Shuni ta'kidlash kerakki, faqat o'simliklar oqsillarni qurish uchun zarur bo'lgan barcha 20 ta aminokislotalarni sintez qila oladi. Hayvonlar o'simliklarni yeyish orqali muhim aminokislotalar deb ataladigan bir qator aminokislotalarni oladi.

Protein molekulasidagi aminokislotalarning ketma-ketligi quyidagicha belgilanadi asosiy tuzilma sincap (33-rasm). Shuningdek bor ikkilamchi tuzilma aminokislotalar zanjirining alohida qismlarining fazoviy joylashuvining tabiati sifatida tushuniladigan protein. Ikkilamchi tuzilishda oqsil molekulasining bo'limlari spiral yoki buklangan qatlamlar shaklida bo'ladi. Ularning hosil bo'lishida turli aminokislotalarning peptid bog'larining (-N-H...0=C-) kislorod va vodorod o'rtasida o'rnatilgan vodorod bog'lari muhim rol o'ynaydi.

Guruch. 33. Oqsillarning tuzilishi

ostida uchinchi darajali tuzilish oqsil butun aminokislotalar zanjirining fazoviy joylashuvini bildiradi.

Uchinchi darajali struktura oqsil molekulasining shakliga bevosita ta'sir qiladi, u ipsimon yoki yumaloq bo'lishi mumkin. Ikkinchi holda molekula shunday buklanadiki, uning hidrofobik hududlari ichkarida, qutbli gidrofil guruhlari esa sirtda joylashgan. Olingan fazoviy struktura deyiladi sharsimon.

Nihoyat, ba'zi oqsillar bir nechta globullarni o'z ichiga olishi mumkin, ularning har biri mustaqil aminokislotalar zanjiri tomonidan hosil bo'ladi. Bir nechta globullarning yagona kompleksga birikmasi atama bilan belgilanadi to'rtlamchi tuzilish sincap. Masalan, gemoglobin oqsili molekulasi tarkibida oqsil bo'lmagan qism - gem bo'lgan to'rtta globuldan iborat.

Protein molekulasi konfiguratsiyasi o'ziga xos va aminokislotalarning ketma-ketligi, ya'ni oqsilning birlamchi tuzilishi bilan belgilanadigan murakkab fazoviy tuzilishga o'z-o'zini tashkil etishga qodir.

O'z-o'zini tashkil qilish oqsillarning o'ziga xos xususiyatlaridan biri bo'lib, ular bajaradigan ko'plab funktsiyalarning asosini tashkil qiladi. Xususan, fermentlar (biologik katalizatorlar) tomonidan o'ziga xos tan olish mexanizmi oqsil molekulasining fazoviy tuzilishining o'ziga xosligiga asoslanadi. substrat, ya'ni ferment bilan o'zaro ta'sirlashgandan so'ng, ma'lum kimyoviy o'zgarishlarni boshdan kechiradigan va aylanadigan molekula. mahsulot.

Fermentlar oqsillar bo'lib, ularning molekulasining ma'lum bir qismi faol markazni tashkil qiladi. U ma'lum bir fermentga xos bo'lgan substratni bog'laydi va uni mahsulotga aylantiradi. Bunday holda, ferment har bir fermentga xos bo'lgan faol markazning maxsus fazoviy konfiguratsiyasi tufayli o'z substratini ajrata oladi. Tasavvur qilishingiz mumkinki, substrat qulfning kaliti kabi fermentga mos keladi.

Siz oqsilning barcha xossalari uning birlamchi tuzilishiga - molekuladagi aminokislotalarning ketma-ketligiga asoslanganligiga ishonchingiz komil. Uni 20 ta aminokislota harfidan iborat alifboda yozilgan so'z bilan solishtirish mumkin. Va agar so'zlar mavjud bo'lsa, unda bu so'zlarni kodlash mumkin bo'lgan shifr bo'lishi mumkin. Qanaqasiga? Nuklein kislotalarning tuzilishi bilan tanishish bu savolga javob berishga yordam beradi.

NIKLEOTIDLAR VA NUKLEIN KISLOTALAR. Nukleotidlar azot o'z ichiga olgan siklik birikma (azot asosi), besh uglerodli shakar va fosfor kislotasi qoldig'idan iborat. Ulardan nuklein kislota makromolekulalari quriladi.

Molekulalarning tarkibi RNK(ribonuklein kislotasi) shakar ribozasida qurilgan va azotli asoslar sifatida adenin (A), guanin (G), sitozin (C) va urasil (U) ni o'z ichiga olgan nukleotidlarni o'z ichiga oladi. Molekulani tashkil etuvchi nukleotidlar DNK(deoksiribonuklein kislotasi), tarkibida deoksiriboza va urasil o'rniga - timin (T) mavjud.

DNK (RNK) molekulasida nukleotidlarning bir-biri bilan bog'lanishi bir nukleotidning fosfor qoldig'ining boshqa nukleotidning dezoksiribozasi (riboza) bilan bog'lanishi tufayli sodir bo'ladi (34-rasm).

Guruch. 34. DNK molekulasining zanjirli tarkibi va tuzilishi

DNK molekulalarining tarkibini o'rganish jarayonida ularning har birida adeninning azotli asoslari (A) soni timin (T) soniga, guanin (G) soni esa teng ekanligi aniqlandi. sitozin soniga (C). Bu kashfiyot 1953 yilda J. Uotson va F. Krik tomonidan DNK molekulasining modelini - mashhur qo'sh spiralni yaratish uchun zarur shart bo'lib xizmat qildi.

Ushbu modelga ko'ra, DNK molekulasi o'ng qo'l spiraliga o'ralgan ikkita zanjirdan iborat (35-rasm).

Guruch. 35. DNK tuzilishi modeli

Har bir zanjirda boshqa zanjirning ketma-ketligiga qat'iy mos keladigan (to'ldiruvchi) nukleotidlar ketma-ketligi mavjud. Bu yozishmalar bir-biriga yo'naltirilgan ikkita zanjirning azotli asoslari - A va T yoki G va C o'rtasida vodorod aloqalarining mavjudligi bilan erishiladi.

Azotli asoslarning boshqa juftlari o'rtasida aloqa qilish mumkin emas, chunki azotli asoslar molekulalarining fazoviy tuzilishi shundayki, faqat A va T, shuningdek, G va C bir-biri bilan vodorod bog'larini hosil qilish uchun bir-biriga yaqinlasha oladi.

DNKning eng muhim xususiyati uning o'z-o'zini ko'paytirish imkoniyatidir - replikatsiya, bu fermentlar guruhi ishtirokida amalga oshiriladi (36-rasm).

Guruch. 36. DNK replikatsiya sxemasi

Ikki zanjirli spiral DNK molekulasining ma'lum joylarida, shu jumladan uchlaridan birida, zanjirlar orasidagi vodorod aloqalari buziladi. Ular ajralib turadi va dam oladi.

Bu jarayon asta-sekin butun molekulani egallaydi. Ona molekulasining zanjirlari bir-biridan uzoqlashganda, ularda, xuddi matritsadagidek, atrof-muhitdagi nukleotidlardan qiz zanjirlar quriladi. Yangi zanjirni yig'ish bir-birini to'ldirish tamoyiliga qat'iy rioya qilgan holda davom etadi: har bir A ga qarshi T, G ga qarshi - C va hokazo. Natijada ikkita yangi DNK molekulasi olinadi, ularning har birida bittadan zanjir qolgan. asl DNK molekulasi, ikkinchisi esa yangi. Bunday holda, replikatsiya paytida hosil bo'lgan ikkita DNK molekulasi asl nusxa bilan bir xil bo'ladi.

DNK molekulasining o'z-o'zidan nusxa ko'chirish qobiliyati tirik organizmlar tomonidan irsiy axborotni uzatish uchun asosdir. DNK molekulasidagi nukleotid asoslarining ketma-ketligi tananing ishlashi uchun zarur bo'lgan oqsillar haqidagi ma'lumotlarni kodlovchi kod bo'lib xizmat qiladi.

DNKdan farqli o'laroq, RNK molekulasi bitta polinukleotid zanjiridan iborat. Hujayrada turli funktsiyalarni bajaradigan bir necha turdagi RNK mavjud. DNK zanjiri kesimining RNK nusxasi axborot yoki deyiladi xabarchi RNK(mRNK) va genetik ma'lumotni DNKdan oqsil - ribosomalarni sintez qiluvchi hujayra tuzilmalariga o'tkazishda vositachi rolini o'ynaydi. Bundan tashqari, hujayra o'z ichiga oladi ribosoma RNK(rRNK), oqsillar bilan birgalikda ribosomalarni hosil qiladi, RNKlarni uzatish(tRNK), aminokislotalarni oqsil sintezi joyiga tashish va boshqalar.

DNK molekulasi spiral shaklida o'ralgan nukleotidlarning ikkita qo'shimcha zanjiridan iborat bo'lib, ular A-T va G-C asos juftlarini tashkil etuvchi vodorod bog'lari bilan tutiladi. DNK zanjirining nukleotidlar ketma-ketligi genetik ma'lumotni kodlovchi kod bo'lib xizmat qiladi. Ushbu ma'lumotni dekodlash RNK ​​molekulalari ishtirokida amalga oshiriladi. DNKning o'z-o'zidan nusxa ko'chirish (replikatsiya qilish) qobiliyati tirik tabiatda genetik ma'lumotni uzatish imkoniyatini beradi.

• Nima uchun oqsillar hayot molekulalari deb ataladi?
• Hujayra hayotiy jarayonlarida oqsillarning fazoviy tuzilmalari qanday rol o'ynaydi?
• DNK replikatsiya jarayonlari asosida qanday tamoyil yotadi?

Joriy sahifa: 2 (kitob jami 16 sahifadan iborat) [mavjud o'qish qismi: 11 sahifa]

Biologiya- hayot haqidagi fan eng qadimgi fanlardan biridir. Inson ming yillar davomida tirik organizmlar haqidagi bilimlarni to'plagan. Bilimlar to‘planishi bilan biologiya mustaqil fanlarga (botanika, zoologiya, mikrobiologiya, genetika va boshqalar) ajralib turdi. Biologiyani boshqa fanlar - fizika, kimyo, matematika va boshqalar bilan bog'laydigan chegara fanlarining ahamiyati tobora ortib bormoqda, integratsiya natijasida biofizika, biokimyo, kosmik biologiya va boshqalar paydo bo'ldi.

Hozirgi vaqtda biologiya murakkab fan bo'lib, turli fanlarning differensiallashuvi va integratsiyalashuvi natijasida shakllangan.

Biologiyada turli tadqiqot usullari qo'llaniladi: kuzatish, tajriba, taqqoslash va boshqalar.

Biologiya tirik organizmlarni o'rganadi. Ular atrof-muhitdan energiya va oziq moddalarni oladigan ochiq biologik tizimlardir. Tirik organizmlar tashqi ta'sirlarga javob beradi, rivojlanish va ko'payish uchun zarur bo'lgan barcha ma'lumotlarni o'z ichiga oladi va ma'lum bir yashash muhitiga moslashadi.

Tashkilot darajasidan qat'i nazar, barcha tirik tizimlar umumiy xususiyatlarga ega va tizimlarning o'zlari doimiy o'zaro ta'sirda. Olimlar tirik tabiatni tashkil etishning quyidagi darajalarini ajratib ko'rsatadilar: molekulyar, hujayrali, organizm, populyatsiya-tur, ekotizim va biosfera.

1-bob. Molekulyar daraja

Molekulyar darajani tirik mavjudotlar tashkil etilishining boshlang'ich, eng chuqur darajasi deb atash mumkin. Har bir tirik organizm organik moddalar molekulalaridan iborat - oqsillar, nuklein kislotalar, uglevodlar, yog'lar (lipidlar), biologik molekulalar deb ataladi. Biologlar ushbu muhim biologik birikmalarning organizmlarning o'sishi va rivojlanishida, irsiy ma'lumotlarni saqlash va uzatishda, tirik hujayralardagi metabolizm va energiya almashinuvida va boshqa jarayonlardagi rolini o'rganadilar.

Ushbu bobda siz o'rganasiz

Biopolimerlar nima;

Biomolekulalar qanday tuzilishga ega?

Biomolekulalar qanday funktsiyalarni bajaradi?

Viruslar nima va ularning xususiyatlari qanday?

§ 4. Molekulyar daraja: umumiy xarakteristikalar

1. Kimyoviy element nima?

2. Atom va molekula nima deyiladi?

3. Qanday organik moddalarni bilasiz?

Har qanday tirik tizim, qanchalik murakkab tashkil etilgan bo'lmasin, biologik makromolekulalar faoliyati darajasida o'zini namoyon qiladi.

Tirik organizmlarni o'rganish orqali siz ular jonsizlar bilan bir xil kimyoviy elementlardan iborat ekanligini bilib oldingiz. Hozirgi vaqtda 100 dan ortiq elementlar ma'lum bo'lib, ularning aksariyati tirik organizmlarda mavjud. Tirik tabiatdagi eng keng tarqalgan elementlarga uglerod, kislorod, vodorod va azot kiradi. Aynan shu elementlar molekulalarni (birikmalarni) hosil qiladi organik moddalar.

Barcha organik birikmalarning asosi ugleroddir. U ko'plab atomlar va ularning guruhlari bilan o'zaro ta'sir qilishi, kimyoviy tarkibi, tuzilishi, uzunligi va shakli bilan farq qiladigan zanjirlar hosil qilishi mumkin. Molekulalar atomlar guruhlaridan, ikkinchisidan esa tuzilishi va funktsiyasi jihatidan farq qiluvchi murakkabroq molekulalardan hosil bo'ladi. Tirik organizmlar hujayralarini tashkil etuvchi bu organik birikmalar deyiladi biologik polimerlar yoki biopolimerlar.

Polimer(yunon tilidan siyosatlar- ko'p) - ko'p sonli bo'g'inlardan iborat zanjir - monomerlar, ularning har biri nisbatan sodda. Polimer molekulasi bir xil yoki har xil bo'lishi mumkin bo'lgan o'zaro bog'langan ko'p minglab monomerlardan iborat bo'lishi mumkin (4-rasm).

Guruch. 4. Monomerlar va polimerlar tuzilishi sxemasi

Biopolimerlarning xossalari ularning molekulalarining tuzilishiga: polimerni hosil qiluvchi monomer birliklarining soni va xilma-xilligiga bog'liq. Ularning barchasi universaldir, chunki ular turlaridan qat'i nazar, barcha tirik organizmlar uchun bir xil rejaga muvofiq qurilgan.

Har bir biopolimer turi o'ziga xos tuzilish va funksiya bilan tavsiflanadi. Ha, molekulalar oqsillar Ular hujayralarning asosiy tarkibiy elementlari bo'lib, ularda sodir bo'ladigan jarayonlarni tartibga soladi. Nuklein kislotalar genetik (irsiy) axborotni hujayradan hujayraga, organizmdan organizmga o'tkazishda ishtirok etish. Uglevodlar Va yog'lar Ular organizmlar hayoti uchun zarur bo'lgan eng muhim energiya manbalaridir.

Hujayradagi barcha turdagi energiya va metabolizmning o'zgarishi molekulyar darajada sodir bo'ladi. Bu jarayonlarning mexanizmlari ham barcha tirik organizmlar uchun universaldir.

Shu bilan birga, ma'lum bo'ldiki, barcha organizmlarni tashkil etuvchi biopolimerlarning xilma-xil xususiyatlari uzoq polimer zanjirlarining ko'plab variantlarini tashkil etuvchi bir necha turdagi monomerlarning turli xil birikmalariga bog'liq. Bu tamoyil sayyoramizdagi hayotning xilma-xilligi asosida yotadi.

Biopolimerlarning o'ziga xos xususiyatlari faqat tirik hujayrada namoyon bo'ladi. Hujayralardan ajratilgandan so'ng, biopolimer molekulalari o'zining biologik mohiyatini yo'qotadi va faqat ular tegishli bo'lgan birikmalar sinfining fizik-kimyoviy xususiyatlari bilan tavsiflanadi.

Faqat molekulyar darajani o'rganish orqali sayyoramizdagi hayotning paydo bo'lishi va evolyutsiyasi jarayonlari qanday kechganligini, tirik organizmdagi irsiyat va metabolik jarayonlarning molekulyar asoslari nimada ekanligini tushunish mumkin.

Molekulyar daraja va keyingi hujayra darajasi o'rtasidagi uzluksizlik biologik molekulalar supramolekulyar - hujayrali tuzilmalar hosil bo'ladigan material ekanligi bilan ta'minlanadi.

Organik moddalar: oqsillar, nuklein kislotalar, uglevodlar, yog'lar (lipidlar). Biopolimerlar. Monomerlar

Savollar

1. Olimlar qanday jarayonlarni molekulyar darajada o‘rganadilar?

2. Tirik organizmlar tarkibida qanday elementlar ustunlik qiladi?

3. Nima uchun oqsillar, nuklein kislotalar, uglevodlar va lipidlar molekulalari faqat hujayradagi biopolimerlar hisoblanadi?

4. Biopolimer molekulalarining universalligi deganda nima tushuniladi?

5. Tirik organizmlarni tashkil etuvchi biopolimerlar xossalarining xilma-xilligiga qanday erishiladi?

Kvestlar

Paragraf matnini tahlil qilish asosida qanday biologik qonuniyatlarni shakllantirish mumkin? Ularni sinf a'zolari bilan muhokama qiling.

§ 5. Uglevodlar

1. Uglevodlarga tegishli qanday moddalarni bilasiz?

2. Uglevodlar tirik organizmda qanday rol o'ynaydi?

3. Yashil o'simliklar hujayralarida uglevodlar qanday jarayon natijasida hosil bo'ladi?

Uglevodlar, yoki saxaridlar, organik birikmalarning asosiy guruhlaridan biridir. Ular barcha tirik organizmlarning hujayralarining bir qismidir.

Uglevodlar uglerod, vodorod va kisloroddan iborat. Ular "uglevodlar" nomini oldilar, chunki ularning aksariyati suv molekulasidagi kabi molekulada vodorod va kislorodning bir xil nisbatiga ega. Uglevodlarning umumiy formulasi C n (H 2 0) m.

Barcha uglevodlar oddiy, yoki bo'linadi monosaxaridlar, va murakkab, yoki polisakkaridlar(5-rasm). Monosaxaridlardan tirik organizmlar uchun eng muhimi riboza, dezoksiriboza, glyukoza, fruktoza, galaktoza.

Guruch. 5. Oddiy va murakkab uglevodlar molekulalarining tuzilishi

Di- Va polisakkaridlar ikki yoki undan ortiq monosaxarid molekulalarini birlashtirish natijasida hosil bo'ladi. Shunday qilib, saxaroza(qamish shakar), maltoz(solod shakar), laktoza(sut shakar) - disaxaridlar, ikkita monosaxarid molekulasining birlashishi natijasida hosil bo'lgan. Disaxaridlar xossalari bo'yicha monosaxaridlarga o'xshaydi. Masalan, ikkala horon ham suvda eriydi va shirin ta'mga ega.

Polisaxaridlar ko'p miqdordagi monosaxaridlardan iborat. Bularga kiradi kraxmal, glikogen, tsellyuloza, xitin va hokazo (6-rasm). Monomerlar sonining ko'payishi bilan polisaxaridlarning eruvchanligi pasayadi va shirin ta'mi yo'qoladi.

Uglevodlarning asosiy vazifasi energiya. Uglevod molekulalarining parchalanishi va oksidlanishi jarayonida energiya ajralib chiqadi (1 g uglevodlar parchalanishi bilan - 17,6 kJ), bu tananing hayotiy funktsiyalarini ta'minlaydi. Uglevodlar ko'p bo'lsa, ular hujayrada zaxira moddalar (kraxmal, glikogen) sifatida to'planadi va kerak bo'lganda organizm tomonidan energiya manbai sifatida ishlatiladi. Hujayralarda uglevodlarning parchalanishining kuchayishi, masalan, urug'larning unib chiqishi, mushaklarning intensiv ishlashi va uzoq muddatli ro'za tutish paytida kuzatilishi mumkin.

Uglevodlar sifatida ham ishlatiladi qurilish materiali. Shunday qilib, tsellyuloza ko'plab bir hujayrali organizmlar, zamburug'lar va o'simliklarning hujayra devorlarining muhim tarkibiy qismidir. Maxsus tuzilishi tufayli tsellyuloza suvda erimaydi va yuqori quvvatga ega. O'simlik hujayra devoridagi materialning o'rtacha 20-40% ni tsellyuloza, paxta tolasi esa deyarli sof tsellyuloza bo'lib, shuning uchun ular to'qimachilik uchun ishlatiladi.

Guruch. 6. Polisaxaridlarning tuzilishi sxemasi

Xitin ba'zi protozoa va zamburug'larning hujayra devorlarining bir qismidir;

Murakkab polisaxaridlar ham ma'lum bo'lib, ular ikki turdagi oddiy shakarlardan iborat bo'lib, ular muntazam ravishda uzun zanjirlarda almashadilar. Bunday polisaxaridlar hayvonlarning tayanch to'qimalarida strukturaviy funktsiyalarni bajaradi. Ular teri, tendonlar va xaftaga hujayralararo moddasining bir qismi bo'lib, ularga kuch va elastiklik beradi.

Ba'zi polisaxaridlar hujayra membranalarining bir qismi bo'lib, hujayralarga bir-birini tanib olish va o'zaro ta'sir qilish imkonini beruvchi retseptorlar bo'lib xizmat qiladi.

Uglevodlar yoki saxaridlar. Monosaxaridlar. Disaxaridlar. Polisaxaridlar. Riboza. Deoksiriboza. Glyukoza. Fruktoza. Galaktoza. saxaroza. maltoza. Laktoza. Kraxmal. Glikogen. Chitin

Savollar

1. Uglevod molekulalari qanday tarkib va ​​tuzilishga ega?

2. Qanday uglevodlar mono-, di- va polisaxaridlar deb ataladi?

3. Uglevodlar tirik organizmlarda qanday vazifalarni bajaradi?

Kvestlar

6-rasm “Polisaxaridlarning struktura diagrammasi” va paragraf matnini tahlil qiling. Tirik organizmda kraxmal, glikogen va tsellyuloza bajaradigan molekulalarning strukturaviy xususiyatlari va funktsiyalarini taqqoslash asosida qanday taxminlarni keltira olasiz? Bu masalani sinfdoshlaringiz bilan muhokama qiling.

§ 6. Lipidlar

1. Yog'ga o'xshash qanday moddalarni bilasiz?

2. Qanday ovqatlar yog'ga boy?

3. Yog'lar organizmda qanday rol o'ynaydi?

Lipidlar(yunon tilidan liposlar- yog') - suvda erimaydigan yog'ga o'xshash moddalarning katta guruhi. Ko'pchilik lipidlar yuqori molekulyar yog'li kislotalar va uch atomli spirt glitserindan iborat (7-rasm).

Lipidlar barcha hujayralarda istisnosiz mavjud bo'lib, o'ziga xos biologik funktsiyalarni bajaradi.

Yog'lar- eng oddiy va eng keng tarqalgan lipidlar - sifatida muhim rol o'ynaydi energiya manbai. Oksidlanganda ular uglevodlarga qaraganda ikki baravar ko'proq energiya beradi (1 g yog'ni parchalashda 38,9 kJ).

Guruch. 7. Triglitserid molekulasining tuzilishi

Yog'lar asosiy shakldir lipidlarni saqlash qafasda. Umurtqali hayvonlarda tinch holatda bo'lgan hujayralar tomonidan iste'mol qilinadigan energiyaning taxminan yarmi yog'larning oksidlanishidan kelib chiqadi. Yog'larni suv manbai sifatida ham ishlatish mumkin (1 g yog'ning oksidlanishida 1 g dan ortiq suv hosil bo'ladi). Bu, ayniqsa, bepul suv tanqisligi sharoitida yashaydigan arktik va cho'l hayvonlari uchun juda qimmatlidir.

Past issiqlik o'tkazuvchanligi tufayli lipidlar bajaradi himoya funktsiyalari, ya'ni ular organizmlarning issiqlik izolatsiyasi uchun xizmat qiladi. Misol uchun, ko'plab umurtqali hayvonlarning teri osti yog 'qatlami yaxshi aniqlangan, bu ularga sovuq iqlim sharoitida yashashga imkon beradi, kitsimonlarda esa u boshqa rol o'ynaydi - u suzuvchanlikni oshiradi.

Lipidlar bajaradi va qurilish funktsiyasi, chunki ularning suvda erimasligi ularni hujayra membranalarining muhim tarkibiy qismlariga aylantiradi.

Ko'pchilik gormonlar(masalan, buyrak usti bezlari poʻstlogʻi, jinsiy bezlar) lipid hosilalaridir. Shuning uchun lipidlar xarakterlanadi tartibga solish funktsiyasi.

Lipidlar. Yog'lar. Gormonlar. Lipidlarning funktsiyalari: energiya, saqlash, himoya, qurilish, tartibga solish

Savollar

1. Lipidlar qanday moddalardir?

2. Ko'pchilik lipidlarning tuzilishi qanday?

3. Lipidlar qanday vazifalarni bajaradi?

4. Qaysi hujayra va to‘qimalarda lipidlar ko‘p?

Kvestlar

Paragraf matnini tahlil qilgandan so'ng, nima uchun qishdan oldin ko'plab hayvonlar va tuxum qo'yishdan oldin ko'chib yuruvchi baliqlar ko'proq yog' to'plashga moyilligini tushuntiring. Ushbu hodisa eng aniq ifodalangan hayvonlar va o'simliklarga misollar keltiring. Ortiqcha yog' har doim tana uchun foydalimi? Ushbu muammoni sinfda muhokama qiling.

§ 7. Oqsillarning tarkibi va tuzilishi

1.Oqsillar organizmdagi roli qanday?

2. Qaysi ovqatlar oqsillarga boy?

Organik moddalar orasida sincaplar, yoki oqsillar, eng ko'p, eng xilma-xil va muhim ahamiyatga ega biopolimerlardir. Ular hujayraning quruq massasining 50-80% ni tashkil qiladi.

Protein molekulalari katta hajmga ega, shuning uchun ular deyiladi makromolekulalar. Uglerod, kislorod, vodorod va azotdan tashqari, oqsillar oltingugurt, fosfor va temirni o'z ichiga olishi mumkin. Oqsillar bir-biridan monomerlarning soni (yuzdan bir necha minggacha), tarkibi va ketma-ketligi bilan farqlanadi. Protein monomerlari aminokislotalardir (8-rasm).

Oqsillarning cheksiz xilma-xilligi atigi 20 ta aminokislotalarning turli xil birikmalaridan hosil bo'ladi. Har bir aminokislota o'z nomi, maxsus tuzilishi va xususiyatlariga ega. Ularning umumiy formulasini quyidagicha ko'rsatish mumkin:

Aminokislota molekulasi barcha aminokislotalarga o'xshash ikkita qismdan iborat bo'lib, ulardan biri asosiy xususiyatlarga ega aminokislota (-NH 2), ikkinchisi kislotali xususiyatga ega bo'lgan karboksil guruhi (-COOH). Molekulaning radikal (R) deb ataladigan qismi turli xil aminokislotalar uchun boshqa tuzilishga ega. Bitta aminokislota molekulasida asosiy va kislotali guruhlarning mavjudligi ularning yuqori reaktivligini belgilaydi. Ushbu guruhlar orqali aminokislotalar oqsillarni hosil qilish uchun birlashadi. Bunday holda, suv molekulasi paydo bo'ladi va bo'shatilgan elektronlar hosil bo'ladi peptid aloqasi. Shuning uchun oqsillar deyiladi polipeptidlar.

Guruch. 8. Aminokislotalarning tuzilishiga misollar - oqsil molekulalarining monomerlari

Protein molekulalari turli xil fazoviy konfiguratsiyalarga ega bo'lishi mumkin - oqsil tuzilishi, va ularning tarkibida tuzilmaviy tashkilotning to'rt darajasi mavjud (9-rasm).

Polipeptid zanjiridagi aminokislotalarning ketma-ketligi asosiy tuzilma sincap. U har qanday oqsilga xos bo'lib, uning shakli, xossalari va funktsiyalarini belgilaydi.

Ko'pgina oqsillar polipeptid zanjirining turli xil aminokislotalar qoldiqlarining CO va NH guruhlari o'rtasida vodorod aloqalarining shakllanishi natijasida spiral shaklga ega. Vodorod aloqalari zaif, ammo ular birgalikda juda kuchli tuzilishni ta'minlaydi. Bu spiral ikkilamchi tuzilma sincap.

Uchinchi darajali tuzilish- polipeptid zanjirining uch o'lchovli fazoviy "qadoqlashi". Natijada g'alati, ammo har bir protein uchun o'ziga xos konfiguratsiya - sharsimon. Uchinchi darajali strukturaning mustahkamligi aminokislotalar radikallari o'rtasida paydo bo'ladigan turli bog'lanishlar bilan ta'minlanadi.

Guruch. 9. Oqsil molekulasining tuzilishi sxemasi: I, II, III, IV – birlamchi, ikkilamchi, uchlamchi, to‘rtlamchi tuzilmalar.

To'rtlamchi tuzilish barcha oqsillar uchun xos emas. U uchinchi darajali tuzilishga ega bo'lgan bir nechta makromolekulaning murakkab kompleksga qo'shilishi natijasida paydo bo'ladi. Masalan, inson qoni gemoglobini to'rtta protein makromolekulasi majmuasidir (10-rasm).

Protein molekulalari tuzilishining bunday murakkabligi ushbu biopolimerlarga xos bo'lgan funktsiyalarning xilma-xilligi bilan bog'liq.

Proteinning tabiiy tuzilishining buzilishi deyiladi denaturatsiya(11-rasm). Bu harorat, kimyoviy moddalar, nurlanish energiyasi va boshqa omillar ta'sirida paydo bo'lishi mumkin. Kuchsiz ta'sir bilan faqat to'rtlamchi struktura parchalanadi, kuchliroq ta'sir bilan uchinchi darajali, keyin esa ikkilamchi bo'ladi va oqsil polipeptid zanjiri shaklida qoladi.

Guruch. 10. Gemoglobin molekulasining tuzilishi sxemasi

Bu jarayon qisman qaytariladi: agar birlamchi struktura buzilmagan bo'lsa, denaturatsiyalangan oqsil o'z tuzilishini tiklashga qodir. Bundan kelib chiqadiki, oqsil makromolekulasining barcha strukturaviy xususiyatlari uning birlamchi tuzilishi bilan belgilanadi.

Bundan tashqari oddiy oqsillar, faqat aminokislotalardan iborat, shuningdek, mavjud murakkab oqsillar, uglevodlarni o'z ichiga olishi mumkin ( glikoproteinlar), yog'lar ( lipoproteinlar), nuklein kislotalar ( nukleoproteinlar) va boshqalar.

Hujayra hayotida oqsillarning roli juda katta. Zamonaviy biologiya shuni ko'rsatdiki, organizmlar o'rtasidagi o'xshashlik va farqlar oxir-oqibat oqsillar to'plami bilan belgilanadi. Organizmlar tizimli holatda bir-biriga qanchalik yaqin bo'lsa, ularning oqsillari shunchalik o'xshash bo'ladi.

Guruch. 11. Oqsillarning denaturatsiyasi

Proteinlar yoki oqsillar. Oddiy va murakkab oqsillar. Aminokislotalar. Polipeptid. Oqsillarning birlamchi, ikkilamchi, uchlamchi va to'rtlamchi tuzilmalari

Savollar

1. Qanday moddalar oqsillar yoki oqsillar deb ataladi?

2. Oqsilning birlamchi tuzilishi nimadan iborat?

3. Ikkilamchi, uchlamchi va to'rtlamchi oqsil tuzilmalari qanday hosil bo'ladi?

4. Oqsil denaturatsiyasi nima?

5. Oqsillar qanday asosga ko‘ra oddiy va murakkabga bo‘linadi?

Kvestlar

Bilasizmi, tovuq tuxumining oqi asosan oqsillardan iborat. Qaynatilgan tuxumning oqsil tarkibidagi o'zgarishlarni nima tushuntirayotganini o'ylab ko'ring. Protein tuzilishi qayerda o'zgarishi mumkinligi haqida siz bilgan boshqa misollarni keltiring.

§ 8. Oqsillarning vazifalari

1. Uglevodlar qanday vazifani bajaradi?

2. Oqsillarning qanday vazifalarini bilasiz?

Proteinlar juda muhim va xilma-xil funktsiyalarni bajaradilar. Bu asosan oqsillarning shakllari va tarkibining xilma-xilligi tufayli mumkin.

Protein molekulalarining eng muhim vazifalaridan biri bu qurilish (plastik). Proteinlar barcha hujayra membranalari va hujayra organellalarining bir qismidir. Qon tomirlari, xaftaga, tendonlar, sochlar va tirnoqlarning devorlari asosan oqsildan iborat.

Katta ahamiyatga ega katalitik, yoki fermentativ, oqsil funktsiyasi. Maxsus oqsillar - fermentlar hujayralardagi biokimyoviy reaktsiyalarni o'nlab va yuzlab million marta tezlashtirishga qodir. Mingga yaqin fermentlar ma'lum. Har bir reaktsiya ma'lum bir ferment tomonidan katalizlanadi. Bu haqda quyida ko'proq bilib olasiz.

Dvigatel funktsiyasi maxsus kontraktil oqsillarni bajarish. Ularning sharofati bilan kiprikchalar va flagellalar protozoalarda harakatlanadi, xromosomalar hujayra bo'linishi paytida harakatlanadi, ko'p hujayrali organizmlarda mushaklar qisqaradi va tirik organizmlarda boshqa harakat turlari yaxshilanadi.

Bu muhim transport funktsiyasi oqsillar. Shunday qilib, gemoglobin kislorodni o'pkadan boshqa to'qimalar va organlarning hujayralariga olib boradi. Mushaklarda gemoglobindan tashqari yana bir gaz tashuvchi oqsil - miyoglobin mavjud. Sarum oqsillari lipidlar va yog 'kislotalari va turli biologik faol moddalarning o'tkazilishiga yordam beradi. Hujayralarning tashqi membranasidagi transport oqsillari turli xil moddalarni tashqi muhitdan sitoplazmaga olib boradi.

Maxsus oqsillar bajaradi himoya funktsiyasi. Ular tanani begona oqsillar va mikroorganizmlarning kirib kelishidan va zararlardan himoya qiladi. Shunday qilib, limfotsitlar tomonidan ishlab chiqarilgan antikorlar begona oqsillarni bloklaydi; fibrin va trombin tanani qon yo'qotishdan himoya qiladi.

Tartibga solish funktsiyasi oqsillarga xos - gormonlar. Ular qon va hujayralardagi moddalarning doimiy kontsentratsiyasini saqlab turadilar, o'sish, ko'payish va boshqa hayotiy jarayonlarda ishtirok etadilar. Masalan, insulin qon shakarini tartibga soladi.

Proteinlar ham bor signalizatsiya funktsiyasi. Hujayra membranasida atrof-muhit omillariga javoban uchinchi darajali tuzilishini o'zgartira oladigan oqsillar mavjud. Tashqi muhitdan signallar mana shunday qabul qilinadi va hujayra ichiga axborot uzatiladi.

Proteinlar bajara oladi energiya funktsiyasi, hujayradagi energiya manbalaridan biri hisoblanadi. 1 g oqsil to‘liq parchalanib, yakuniy mahsulotga aylanganda 17,6 kJ energiya ajralib chiqadi. Biroq, oqsillar energiya manbai sifatida juda kam ishlatiladi. Protein molekulalari parchalanganda ajralib chiqadigan aminokislotalar yangi oqsillarni yaratish uchun ishlatiladi.

Oqsillarning vazifalari: qurilish, motor, transport, himoya, tartibga solish, signalizatsiya, energiya, katalitik. Gormon. Ferment

Savollar

1. Oqsil funksiyalarining xilma-xilligi nima bilan izohlanadi?

2. Oqsillarning qanday vazifalarini bilasiz?

3. Gormon oqsillari qanday rol o'ynaydi?

4. Ferment oqsillari qanday vazifani bajaradi?

5. Nima uchun oqsillar energiya manbai sifatida kam ishlatiladi?

§ 9. Nuklein kislotalar

1. Hujayrada yadro qanday vazifani bajaradi?

2. Irsiy xususiyatlarning uzatilishi qaysi hujayra organellalari bilan bog'liq?

3. Qanday moddalar kislotalar deb ataladi?

Nuklein kislotalar(latdan. yadro– yadro) birinchi marta leykotsitlar yadrolarida topilgan. Keyinchalik nuklein kislotalar barcha hujayralarda, nafaqat yadroda, balki sitoplazma va turli organellalarda ham borligi aniqlandi.

Nuklein kislotalarning ikki turi mavjud - deoksiribonuklein(qisqartirilgan DNK) Va ribonuklein(qisqartirilgan RNK). Ismlardagi farq DNK molekulasi tarkibida uglevod mavjudligi bilan izohlanadi deoksiriboza, va RNK molekulasi riboza.

Nuklein kislotalar - monomerlardan tashkil topgan biopolimerlar - nukleotidlar. DNK va RNKning nukleotid monomerlari ham xuddi shunday tuzilishga ega.

Har bir nukleotid kuchli kimyoviy aloqalar bilan bog'langan uchta komponentdan iborat. Bu azotli asos, uglevod(riboza yoki deoksiriboza) va fosfor kislotasi qoldig'i(12-rasm).

Kiritilgan DNK molekulalari Azotli asoslarning to'rt turi mavjud: adenin, guanin, sitozin yoki timin. Ular tegishli nukleotidlarning nomlarini aniqlaydilar: adenil (A), guanil (G), sitidil (C) va timidil (T) (13-rasm).

Guruch. 12. Nukleotidlar - DNK (A) va RNK (B) monomerlarining tuzilishi sxemasi.

Har bir DNK zanjiri bir necha o'n minglab nukleotidlardan tashkil topgan polinukleotiddir.

DNK molekulasi murakkab tuzilishga ega. U vodorod bog'lari orqali butun uzunligi bo'ylab bir-biriga bog'langan ikkita spiral burma zanjirdan iborat. Faqat DNK molekulalariga xos bo'lgan bu struktura deyiladi ikki tomonlama spiral.

Guruch. 13. DNK nukleotidlari

Guruch. 14. Nukleotidlarning to'ldiruvchi bog'lanishi

DNK qo'sh spiral hosil bo'lganda, bir zanjirning azotli asoslari boshqasining azotli asoslariga qarama-qarshi qat'iy belgilangan tartibda joylashadi. Bunda muhim bir qonuniyat aniqlanadi: boshqa zanjirning timini har doim bir zanjirning adeniniga qarama-qarshi, sitozin har doim guaninga qarshi va aksincha. Bu nukleotidlarning adenin va timin, shuningdek, guanin va sitozin juftlari bir-biriga qat'iy mos kelishi va bir-birini to'ldiruvchi bo'lishi bilan izohlanadi. to'ldiruvchi(latdan. to'ldiruvchi- qo'shimcha), bir-biriga. Va naqshning o'zi deyiladi bir-birini to'ldirish tamoyili. Bunday holda, adenin va timin o'rtasida har doim ikkita, guanin va sitozin o'rtasida uchta vodorod aloqasi paydo bo'ladi (14-rasm).

Binobarin, har qanday organizmda adenil nukleotidlar soni timidil nukleotidlar soniga, guanil nukleotidlar soni esa sitidil nukleotidlar soniga teng bo'ladi. Bitta DNK zanjiridagi nukleotidlar ketma-ketligini bilgan holda, boshqa zanjirdagi nukleotidlar tartibini o'rnatish uchun komplementarlik printsipidan foydalanish mumkin.

To'rt turdagi nukleotidlar yordamida DNK keyingi avlodlarga o'tadigan tana haqidagi barcha ma'lumotlarni yozib oladi. Boshqacha qilib aytganda, DNK irsiy ma'lumotlarning tashuvchisidir.

DNK molekulalari asosan hujayralar yadrolarida, oz miqdori esa mitoxondriya va plastidlarda uchraydi.

RNK molekulasi, DNK molekulasidan farqli o'laroq, ancha kichik o'lchamdagi bitta zanjirdan iborat polimerdir.

RNK monomerlari riboza, fosfor kislotasi qoldig'i va to'rtta azotli asoslardan biridan iborat nukleotidlardir. Uchta azotli asos - adenin, guanin va sitozin - DNK bilan bir xil, to'rtinchisi - urasil.

RNK polimerining hosil bo'lishi riboza va qo'shni nukleotidlarning fosfor kislotasi qoldig'i orasidagi kovalent bog'lanish orqali sodir bo'ladi.

Tuzilishi, molekulyar hajmi, hujayradagi joylashuvi va bajaradigan funktsiyalari bilan farq qiluvchi RNKning uch turi mavjud.

Ribosomal RNK (rRNK) ribosomalar tarkibiga kiradi va oqsil biosintezi jarayoni sodir bo'ladigan ularning faol markazlarini hosil qilishda ishtirok etadi.

RNKlarni uzatish (tRNK) - eng kichik o'lcham - aminokislotalarni oqsil sintezi joyiga tashish.

Ma'lumot, yoki shablon, RNK (mRNK) DNK molekulasi zanjirlaridan birining kesimida sintezlanadi va oqsilning tuzilishi haqidagi ma'lumotlarni hujayra yadrosidan ribosomalarga uzatadi, bu ma'lumot u erda amalga oshiriladi.

Shunday qilib, RNKning har xil turlari oqsil sintezi orqali irsiy ma'lumotni amalga oshirishga qaratilgan yagona funktsional tizimni ifodalaydi.

RNK molekulalari hujayraning yadrosi, sitoplazmasi, ribosomalari, mitoxondriyalari va plastidalarida joylashgan.

Nuklein kislotasi. Deoksiribonuklein kislotasi yoki DNK. Ribonuklein kislotasi yoki RNK. Azotli asoslar: adenin, guanin, sitozin, timin, urasil, nukleotid. Ikki tomonlama spiral. To'ldiruvchilik. Transfer RNK (tRNK). Ribosomal RNK (rRNK). Messenger RNK (mRNK)

Savollar

1. Nukleotidning tuzilishi qanday?

2. DNK molekulasi qanday tuzilishga ega?

3. To‘ldiruvchilik tamoyili nima?

4. DNK va RNK molekulalarining tuzilishidagi o'xshashlik va farqlar qanday?

5. RNK molekulalarining qanday turlarini bilasiz? Ularning vazifalari qanday?

Kvestlar

1. Abzatsingizni belgilang.

2. Olimlar DNK zanjirining fragmenti quyidagi tarkibga ega ekanligini aniqladilar: C-G G A A A T T C C. To'ldiruvchilik tamoyilidan foydalanib, ikkinchi zanjirni to'ldiring.

3. Tadqiqot davomida o'rganilayotgan DNK molekulasida adeninlar azotli asoslarning umumiy sonining 26% ni tashkil etishi aniqlandi. Bu molekulada boshqa azotli asoslar sonini hisoblang.