День: 16 октября 2020

Նուկլեինաթթուները պոլիմերներ են, որոնց մոնոմերները կոչվում են նուկլեոիդներ: Այս նյութերն առաջին բջջի կորիզում հայտնաբերել է շվեցարացի կենսաքիմիկոս Ֆ. Միշերը 19-րդ դարում, դրանով է պայմանավորված նրանց ավանումը՞ Իսկ հետագայում նուկլեինաթթուներ գտնվել են նաև բջջի այլ օրգանոիդներում և մասերում:

ԴՆԹի-ի մոլեկուլն իրենից ներկայացնում է երկու՝ մեկը մյուսի շուրջ ոլորված թելեր՝ շղթաներ, որոնցից յուրաքանչյուրը պոլիմեր է, որի մոնոմերներն են նուկելոդիները: Նուկլեոտիդը միացությունը է՝ կազմված է երեք նյութերից՝ ազոտական որոշակի տեսակի հիմքից, ածխաջրից և ֆոսֆորական թթվից: ԴՆԹ-ի մոլեկուլում տարերում են 4 տեսակ նուկլեոտիդներ, որոնցում ածխաջուրը և ֆոսֆորական թթուն միանման են, և դրանք իրարից տարբերվում են միայն ազոտական հիմքով: Նուկլեինաթթուների հիմնական ֆունկցիան սպիտակուցների կառուցվածքի մասին տեղեկատվության պահպանումն է, հաջորդ սերունդներին փոխանցումը, ինչպես նաև սպիտակուցի սինթեզի իրականացումը:

ԴՆԹ.

ԴՆԹ. Բոլոր կենդանի օրգանիզմների և որոշ վիրուսների զարգացման և կենսագործունեության գենետիկական հրահանգները պարունակող նուկլեինաթթու։ Վերջինները, սպիտակուցներն ու ածխաջրերը կյանքի համար անհրաժեշտ երեք կարևորագույն մակրոմոլեկուլներն են։ ԴՆԹ-ի մոլեկուլները սովորաբար կրկնակի պարույրներ են՝ կազմված երկու երկար կենսապոլիմերներից, որոնք էլ իրենց հերթին կազմված են նուկլեոտիդներից։ Յուրաքանչյուր նուկլեոտիդ կազմված է ազոտային հիմքից, ածխաջրից և ֆոսֆորական թթվի մնացորդներից։ ԴՆԹ-ի մոլեկուլների հիմնական դերը տեղեկատվության երկարատև պահպանումն է։ ԴՆԹ-ի այն հատվածները, որոնք ծածկագրում են սպիտակուցներ, կոչվում են գեներ, իսկ ԴՆԹ-ի չծածկագրող հատվածներն ունեն կառուցվածքային նշանակություն կամ մասնակցում են ծածկագրող հատվածների ակտիվության կարգավորմանը։ ԴՆԹ-ի երկու շղթաներն ընթանում են միմյանց հակառակ ուղղությամբ, որի պատճառով համարվում են հակազուգահեռ դասավորված։ ԴՆԹ-ի որևէ ծայրում շղթաներից մեկի 3 ծայրն է, մյուսի՝ 5′ ծայրը։ Դեզօքսիռիբոզին միանում է 4 տեսակի ազոտային հիմքերից որևէ մեկը: Հենց այս 4 ազոտային հիմքերի հաջորդականությունն էլ ապահովում է ինֆորմացիայի գաղտնագրումը։ Ինֆորմացիան պահպանվում է գենետիկական ծածկագրի միջոցով, իսկ ծածկագիրը հետագայում փոխակերպվում է ամինաթթուների հաջորդականության։ ԴՆԹ-ի շղթաներից մեկի հիման վրա միաշղթա նուկլեինաթթվի՝ ՌՆԹ-ի սինթեզի պրոցեսն անվանվում է տրանսկրիպցիա, իսկ ի-ՌՆԹ-ի կաղապարի վրա ամինաթթուների հաջորդականության սինթեզը՝ տրանսլյացիա։ Բջիջների ներսում ԴՆԹ-ն փաթեթավորվում է քրոմոսոմների մեջ։ Բջջի բաժանման ժամանակ քրոմոսոմները կրկնապատկվում են ԴՆԹ-ի ռեպլիկացիայի ժամանակ։ Էուկարիոտ օրգանիզմների մոտ ԴՆԹ-ի հիմնական մասը պահպանվում է կորիզում, իսկ որոշ մասը՝ օրգանոիդներում: Պրոկարիոտների մոտ ԴՆԹ-ն պահպանվում է միայն ցիտոպլազմայում։ Քրոմոսոմներում ԴՆԹ-ի փաթեթավորմանը մասնակցում են հիստոնային սպիտակուցները։

ՌՆԹ.

ՌՆԹ. Բոլոր կենդանի օրգանիզմներում պարունակվող երեք հիմնական մակրոմոլեկուլներից մեկը: Այնպես ինչպես ԴՆԹ-ն, ՌՆԹ-ն նույնպես կազմված է նուկլեոտիդների շղթայից։ Յուրաքանչյուր նուկլեոտիդ կազմված է ազոտային հիմքից, միաշաքարից և ֆոսֆատային խմբից։ Նուկլեոտիդների հաջորդականության շնորհիվ ՌՆԹ-ն կարողանում է կոդավորել գենետիկական ինֆորմացիան։ Բոլորը բջջային օրգանիզմները օգրագործում են մՌՆԹ-ն սպիտակուցների սինթեզը ծրագրավորելու համար։ Բջջային ՌՆԹ առաջանում է տրանսկրիպցիայի արդյունքում, որը ԴՆԹ-ի կաղապարի հիման վրա իրականացվող ՌՆԹ-ի ֆերմենտատիվ սինթեզն է։ Այս գործընթացն իրականանում է հատուկ ֆերմենտների ՌՆԹ-պոլիմերաների միջոցով։ Տրանսկրիպցիայի արդյունքում առաջացած ՌՆԹ-ները հետագայում մասնակցում են սպիտակուցի կենսասինթեզին, որն իրականացնում են ռիբոսոմները։ Տրանսկրիպցիայից հետո մյուս ՌՆԹ-ները ենթարկվում են քիմիական ձևափոխությունների և կախված ՌՆԹ-ի տեսակից առաջացնում երկրորդային և երրորդային կառուցվածքներ։ Միաշղթա ՌՆԹ-ները բնութագրվում են տարածական կառուցվածքներով, որտեղ շղթայի նույն նուկլեոտիդային հաջորդականությունները կապված են միմյանց հետ։ Որոշ բարձրակառուցվածքային ՌՆԹ-ներ, ինչպիսին օրինակ փ-ՌՆԹ-ներն են, մասնակցում են սպիտակուցի կենսասինթեզին, ծառայում են կոդոնների ճանաչմանը և համապատասխան ամինաթթվի տեղափոխմանը սպիտակուցի սինթեզի վայր, իսկ ռՌՆԹ-ները կազմում են ռիբոսոմի հիմնական կառուցվածքային միավորը։ ՌՆԹ-ի ֆունկցիաները չեն սահմանափակվում միայն տրանսլյացիայում ունեցած նրանց դերով։ Կարճ կորիզային ՌՆԹ-ներն օրինակ մասնակցում են էուկարիոտների իՌՆԹ-ների սփլայսինգին։ ՌՆԹ-ները մտնում են նաև որոշ ֆերմենտների կազմի մեջ, որոշ ՌՆԹ-ների մոտ նկատվել է սեփական ֆերմենտատիվ ակտիվություն։ Մի շարք վիրուսների գենոմը կազմված է ՌՆԹ-ից, որը նրանց մոտ ունի այն նշանակությունը, ինչ բարձրակարգ օրգանիզմների մոտ ԴՆԹ-ն։ ՌՆԹ-ի ֆունկցիայի այսպիսի բազմազանության պատճառով, ենթադրվում է, որ նախաբջջային առաջին կրկնապատկման ունակ մոլեկուլները եղել են ՌՆԹ-ները:

Գենետիկական կոդը ժառանգական ինֆորմացիայի ծածկագրման համակարգ է նուկլեինաթթուների համակարգում, կենդանիների, բույսերի, բակտերիաների և վիրուսների մոտ իրականացվում է նուկլեոաիդների հաջորդականությամբ։

Բնական նուկլեինաթթուներում՝ ԴՆԹ և ՌՆԹ, հանդիպում են նուկլեոտիդների 5 տարածված ձևեր ՝ յուրաքանչյուր նուկլեինաթթվում 4 – ը, որոնք միմյանցից տարբերվում են ազոտային հիմքով։ ԴՆԹ պարունակում է  ադենին,  գուանին,  ցիտոզին, թիմին, ՌՆԹ-ում թիմինի փոխարեն ուրացիլ է։  Սպիտակուցում  ամինաթթուների քանակությունն (20) ու գենետիկական կոդը կոդավորող նշանները (4), չեն համապատասխանում, հետևաբար կոդային թիվը, այսինքն՝ 1 ամինաթթուն կոդավորող նուկլեոտիդների քանակը 1 լինել չի կարող։ Ամերիկացի գիտնական Գ. Գամովը առաջարկել է գենետիկական կոդի տրիպլետային մոդել, որտեղ 1 ամինաթթուն կոդավորվում է 3 նուկլեոտիդների խմբով՝ կոդոնով։ Առաջարկվեցին գենետիկական կոդի տարբեր մոդելներ, որոնցից ուշադրության արժանացան 3-ը՝ ծածկող կոդ առանց ստորակետի, չծածկող կոդ առանց ստորակետի և ստորակետներով կոդ։ 1961 թ. – ին Ֆ. Կրիկը աշխատակիցների հետ միասին հաստատեց տրիպլետային չծածկող, առանց ստորակետի կոդի հիպոթեզը։

Հաստատվել են գենետիկական կոդի հետևյալ օրինաչափությունները.

1. Գոյություն ունի գծային համապատասխանություն նուկլեոտիդների և կոդավորող ամինաթթուների հաջորդականության միջև։

2. Գենետիկական կոդի հաշվումը սկսվում Է որոշակի կետից, մեկ ուղղությամբ, մեկ գենի սահմանում։

3. Կոդը չծածկող է։

4. Գենետիկական կոդը, որպես կանոն ունի այլասերում՝ 1 ամինաթթուն կոդավորում են 2 և ավելի տրիպլետ-սինոնիումներ։

5. Կոդային թիվը հավասար է 3-ի։

Գենետիկական կոդը կենդանի բնության մեջ ունիվերսալ է։ Ամերիկացի գիտնականներ Մ. Նիրենբերգի, Ս. Օլոայի, Խ. Կորանի հետազոտություններով պարզվեց ոչ միայն կոդոնի կազմը, այլև նուկլեոտիդների հաջորդականությունը բոլոր կոդոններում։ Ըստ Ֆ. Կրիկի նշված աղյուսակը կենսաբանության համար ունի այն նշանակությունը, ինչ քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակը քիմիայի համար։ Աղյուսակից երևում է, որ կոդն ունի շատ համանուններ, այսինքն՝ յուրաքանչյուր ամինաթթու ներկայացված է մի քանի կոդոններով, բացառությամբ երկուսի (մեթիոնին, տրիպտոֆան), որոնք ունեն եզակի կոդոն։ 2. Կոդն ունի որոշակի կառուցվածք, ամինաթթվի տարբեր կոդոններ պատահականորեն չեն դասավորված աղյուսակում։ 3. Կոդն ունի նաև կոդոններ, որոնց ամինաթթու չի համապատասխանում։ Դրանցից ՈւԱԱ-ն, ՈւԱԴ-ն, ՈւԴԱ-ն ազդարարում են սպիտակուցի շղթայի ավարտը, իսկ ՈԻԱԴ-ն, ԴՈԻԴ-ն, ՈԻՈԻԴ-ն՝ սպիտակուցի սինթեզի սկիզբը։ Գենետիկական կոդի իրացումը բջջում տեղի է ունենում 2 փուլով, առաջինը՝ կորիզում, երկրորդը՝ ցիտոպլազմայում, ռիբոսոմներում։

Գոյություն ունեն սպիտակուցների առնվազն 30.000 տեսակ, որոնցից յուրաքանչյուրը կազմված է նույն 20 թթուների տարբեր կոմբինացիաներից։ Նրանք ինչպես այբուբենի տառերը համադրվում են միմյանց հետ ձևավորելով մակրոմոլեկուլյան շղթաներ։ Եթե ամինաթթուները գտնվում են ճիշտ հաջորդականությամբ, ապա շղթան դառնում է ակտիվ գործող սպիտակուց։ Ամինաթթուները դասավորվում են սպիտակուցի մեջ ոչ թե անկանոն, այլ հստակ, նախապես ծրագրավորված հերթականությամբ։ Շղթայում ամինաթթուների հենց այդ փոխադարձ դասավորվածությունն է որոշում սպիտակուցի բնույթը, կառուցվածքը և հատկությունները։ Սպիտակուցային շղթայում ամինաթթուների դասավորվածությունը չափազանց կարևոր է, եթե ամինաթթուները դասավորվում են սխալ հերթականությամբ, արդյունքում ձևավորվում են լիովին անօգուտ շղթաներ։ Սպիտակուցները շատ յուրօրինակ կառույցներ են, ամբողջ ֆունկցիան կախված է առանձին մասերի ճիշտ կազմակերպումից: Սպիտակուցի կառուցվածքի հայտնագործությունը արվել է 20-րդ դարի 50-60 թվականներին: