Biologik kimyo

4.6. – rasm. t RNK ning uchlamchi strukturasi


Nuklein kislotalarining fizik-kimyoviy xossalari. Nuklein kislotalarining fizik-kimyoviy xossalari ularning yuqori molekulyar massasi va struktura tuzilishiga bog`liq. Nuklein kislotalarga kolloid va osmotik xossalar, yuqori darajadagi yopishqoqlik va eritmaning zichligi, optik xususiyati hamda denaturatsiyaga moyilligi xos. Kolloidlik xossasi hamma yuqori molekulyar birikmalarga tegishli. Nuklein kislotalar eritilganda bo`kib, kolloid ko`rinishidagi yopishqoq eritma hosil qiladi. Nuklein kislotalarining gidrofilligi asosan fosfatlarga bog`liq, eritmadagi molekulalari yaqqol kislotalik xususiyatiga ega polianion ko`rinishida. Barcha nuklein kislotalari fiziologik sharoitdagi pH da polianion holatida bo`lib, oqsil hamda anorganik kationlardan iborat qarshi ionlar bilan o`ralgan. Qo`sh spiralli nuklein kislotalari bir zanjirligiga nisbatan yomon eriydi.
149
Molekuladagi vodorod bog`larini uzuvchi tashqi muhitning barcha ta’sirlari DNK ni denaturatsiyalaydi. Denaturatsiya harorat, kimyoviy moddalar ta’sirida bo`lishi mumkin. Eng kuchli denaturatsiyalovchi agent - qizdirishdir. DNK isitilganda uning ikki zanjiri bir-biridan ajraladi, ya’ni yechiladi. Bu hodisa uncha baland bo`lmagan harorat oralig`ida kuzatiladi. DNK ning 50 % ni denaturatsiyalaydigan haroratga ―yumshatish‖ deb ataladi. DNK ning yumshash harorati azot asoslarining nisbati (G + S va A + T) ga bog`liq. Molekulada G + S qo`sh asoslari qancha ko`p bo`lsa, yumshash harorati A + T ga nisbatan shuncha baland bo`ladi, chunki G + S da uchta qo`shbog` bor.

Qizdirish usulida denaturatsiyalangan, ya’ni ikki zanjirga ajratilgan DNK asta-sekin sovutilsa, ajralgan zanjirlar qaytadan birikib, qo`sh zanjirli DNK molekulasini tiklaydi. Bu hodisaga renaturatsiya deb ataladi.

4.7. – rasm. DNK strukturasiga sekin(a) va tez(b) sovutishning ta’siri

Hamma nuklein kislotalar 260 nm uzunligidagi ultrabinafsha nurlabish zonasida nurni jadal yutish qobiliyatiga ega. DNK zanjiri buzilganda nur yutish qobiliyati ortadi. Giperxrom effekt deb ataladigan bu fenomen denaturatsiya jarayonida nur yutadigan asoslarni to`sib turgan strukturalarni cheklanishiga bog`liq.

150

Nuklein kislotalarning duragaylanishi. Turli zanjirlar komplementarlik asosida o`zaro birikishlari mumkin, birikish darajasi esa ularning gomologiyasi (o`xshashligi)ga bog`liq. Bir DNK molekulasining ikki zanjiri bir-biriga to`la gomolog birikadi. DNK ning bir zanjiri bilan uning transkripti, ya’ni uning asosida transkriptsiya qilingan RNK ham to`la birikadi. Bu jarayonga gibridlanish (chatishish) deb aytiladi. Demak, ikki zanjir orasida gomologiya qancha yaqin bo`lsa, duragaylanish ham shuncha to`la bo`ladi. Bu usul bo`yicha nuklein kislotalarning ikki zanjiri o`rtasidagi gomologiya nisbati shu zanjirlardagi nukleotid asoslarining komplementarligini tekshirish asosida aniqlanadi.

Duragaylash usuli ilmiy tadqiqot tekshirishida, amaliyotda katta ahamiyatga ega. Bu usuldan foydalanib molekulalarni, ulardan olingan nuklein kislota turlarining genetik yaqinlik darajasini aniqlash mumkin.

DNK bilan DNK ni duragaylsh. Har xil turdagi organizmlardan (masalan, baqa va quyondan) ajratib olingan DNK eritmalarini bir-biriga aralashtirilib, qizdirilsa, ya’ni DNK denaturatsiyaga uchratilsa va keyin sovutilsa, yana komplementarlik asosida qo`sh spiralli strukturalar paydo bo`ladi. Bunda dastlabki DNK molekulalariga o`xshash qo`sh spiralli molekulalar bilan birga bitta nukleotid zanjiri baqa DNK sidan, ikkinchi zanjiri esa quyon DNKsidan iborat bo`lgan duragay molekulalar yuzaga kelishi mumkin.

Bu xildagi duragay molekulalar mukammal bo`lmaydi. Ularda spiral holidagi qismlar spirallashmagan qismlar bilan navbatma-navbat qaytariladi. Spirallashmagan qismlardagi polinukleotid zanjirlari esa bir-biriga komplementar bo`la olmaydi.

DNK-DNK duragaylarini olishda turlar o`rtasidagi filogenetik qon-qardoshlik nechog`lik uzoq bo`lsa, DNK-DNK duragaylarining mukammal bo`lmaslik darajasi shu qadar yuqori. Shundan xulosa, DNK-DNK duragaylash usulini organizmlar sistematikasini aniqlash uchun qo`llash mumkin.

DNK bilan RNK ni duragaylash (DNK-RNK duragaylash) ham xuddi DNK-DNK duragaylash kabi. Bu vaqtda duragay molekulasida bittadan dezoksiribonukleotid va ribonukleotid zanjirlari aniqlanadi.

151

Nuklein kislotalar va organizmlar sistematikasi. Nuklein kislotalar, avvalo DNK irsiy axborotni tashiydi va organizmning qaysi turga xosligini belgilab beradi. Har xil organizmlar DNK sidagi nukleotidlar tarkibiy xususiyatlarini o`rganish, tashqi belgilarga asoslangan sistematikadan genetik sistematikaga o`tishga yo`l ochib berdi. Molekulyar biologiyadagi bunday yo`nalish genosistematika deb nom oldi. Uning asoschisi vatandoshimiz – buyuk biokimyogar A.N.Belozerskiydir.

Har xil organizm DNK sidagi nukleotidlar tarkibini qiyoslash qiziqarli xulosalarga olib keldi. DNK o`ziga xosligining koeffitsienti, ya’ni G + S ning A + T ga nisbati mikroorganizmlarda o`zgaruvchan; yuksak o`simliklar va hayvonlarda doimiy ekan. Mikroorganizmlarda eng kam miqdordagi GS turdan aniq namoyon bo`lgan AT turgacha o`zgarish kuzatiladi. Yuksak organizmlar DNK si AT – turni qat’iy holatda saqlaydi. Bundan go`yoki yuksak organizmlarda DNK ning o`ziga xosligi yo`qolganga o`xshaydi. Aslida esa ularda xuddi bakteriyalardagidek o`ziga xos nuklein kislota bo`ladi, lekin uning o`ziga xosligi nukleotidlar tarkibining o`zgaruvchanligi bilan emas, balki ularning zanjir bo`ylab ketma-ket kelishi tartibida kuzatiladi. Ko`p hujayrali hayvonlar va yuksak o`simliklarning DNK si AT-turda bo`lishi zamburug`lar DNK siga yaqinroqdir, shu sababdan hayvonlar va zamburug`lar o`z-o`zidan umumiy ajdod – juda oddiy tuzilgan zamburug`simon organizmlardan kelib chiqqan bo`lishi mumkin, degan tushunchalar ham bor.

Organizmlarning yaqinligi to`g`risidagi yanada ko`proq ma’lumotlar molekulyar gibridlash usuli bilan ham olingan. Bu usul yordamida odam va maymunlar DNK sidagi juda ko`p o`xshashliklar borligi aniqlangan. Unga asosan inson DNK si tarkibiga ko`ra shimpanze DNK sidan 2-3 % , gorilla DNK sidan sal ko`proq, boshqa maymunlar DNK sidan 10 % dan ko`proq, bakteriya DNK sidan esa 100 % ga farq qiladi.

DNK ning birlamchi strukturasidagi xususiyatlaridan ham sistematikada foydalanish mumkin. Ayrim qismlarda ketma-ketlik tartibining takrorlanishini o`xshashligi (tez gibridlash) makrosistematika uchun, DNK ning noyob qismlari uchun esa (sekin gibridlash) mikrosistematika (tur va turkumlar darajasi) da

152

qo`llaniladi. Olimlarning fikricha, kelajakda DNK bo`yicha tirik organizmlarning hammasini yaqinlik belgilari aniqlanadi.