I-bob. Adabiyotlar taxlili ii-bob

II-bob. Asosiy qism
2.1. Transkripsiya-DNKdan RNK ga irsiy axborotning ko’chirib o’tkazilishi
Transkripsiya deb DNK molekulasining bitta polinukleotid zanjirida joylashgan bitta operondagi genlar nusxasining i-RNK molekulasiga ko‘chirib joylashtirish jarayoniga aytiladi. Bu jarayon prokariotlarda eukariotlardagiga nisbatan oddiy kechadi. Ularda i-RNK sintezi quyidagi jarayonlar orqali amalga oshiriladi
1) DNK molekulasi transkripsiya qilinishi kerak bo‘lgan operon (gen) joylashgan qismidagi qo‘sh zanjir nukleotidlari orasidagi vodorod bog‘i ferment orqali uziladi. Bu jarayonni lokal holatdagi denaturatsiya deyiladi. Buning natijasida DNKning ushbu qismi o‘zaro ajraladi;
2) DNK bitta nukleotid zanjirining shu joyida joylashgan qismi i-RNK ning sintezlanishi uchun andozalik funksiyasini bajaradi. RNK-polimeraza fermenti orqali karioplazmadagi erkin holatdagi nukleotidlami yuqorida aytilgan DNK zanjiri andozasidagi operon (gen) kodiga komplementar holatda o‘zaro ulanib, i-RNK molekulasi sintezlanadi.
Transkripsiya uchun zarur bo‘lgan nukleotidlar DNK ning ochilib qolgan zanjiri qismiga karioplazmada sintezlangan kimyoviy birikma ribonukleozidtrifosfat holatida yetkaziladi. U yerda RNK- polimeraza fermenti yordami bilan uning difosfati ajratib tashlanadi va tayyor nukleotid i-RNK sinteziga ishlatiladi. Difosfatning trifosfatdan ajratilishi natijasida ajralib chiqqan energiya transkripsiyaga sarflanadi. Prokariotlarda sintezlangan i-RNK molekulasida bitta operon bir nechta strukturaviy genlar kodi joylashgan bo‘ladi.
Molekular genetikaning yangi dalillariga binoan eukariot organizmlarda i-RNK ning sintezi murakkab kechadi. Ularda transkripsiya natijasida prokariotlardagi kabi strukturaviy funksional tayyor i-RNK emas, balki tayyor i-RNK funksiyasini bajara olmaydigan holatdagi xomaki, murakkab strukturaga ega bo‘lgan pre-i-RNK molekulasi sintezlanadi. Pre-i-RNK strukturasidagi genlar kodi eukariotlar DNKsidagi bo‘lingan genlar kodining nusxasi bo‘lgani uchun ularning strukturasida kodogenga ega nukleotidlar (ekzonlar) va kodogensiz nukleotidlar (intron)lar kodi ketma-ket joylashgan bo‘ladi. Eukariotlarda strukturaviy va funksional normal i-RNK ning sintezlanishini ta’min etadigan jarayonida - splaysing va protsessing sodir bo'ladi.
Yuqorida bayon etilganlami e’tiborga olgan holda eukariotlardagi i-RNK molekulasining sintezi quyidagi jarayonlar natijasida amalga oshishi bilan tanishamiz.
DNKning transkripsiya qilinadigan qismidagi qo‘shaloq polipeptid zanjirlami o‘zaro bog‘lab turgan vodorod bog‘i olib tashlanadi. Buning natijasida DNK polinukleotid zanjirlarining ushbu operon (gen) joylashgan qismi yeyilib, qo‘shaloq zanjir bir-biridan ajraladi. Transkripsiya uchun DNK molekulasining bitta polinukleotid zanjiri andozalik funksiyasini bajaradi. Bu jarayon RNK-polimeraza fermenti orqali amalga oshiriladi.
Transkripsiya jarayoni natijasida awalo pre-i-RNK si sintezlanadi. Buning uchun kerak bo‘lgan qurilish bloki vazifasini hujayradagi metabolizm natijasida sintezlangan ribonukleozidtrifosfatlar (rNTP) bajaradi. Ular 4 xilda bo‘ladilar: CTP - sitozinli, GTP - guaninli, UTP- urasilli va ATP - adeninli rNTP lar tarzida faoliyat ko‘rsatadilar. rNTP ribonukleozidlaming АТФ bilan reaksiyasi natijasida hosil bo‘ladi. Ribonukleozid esa azotli asoslardan bittasi bilan ribozaning qo‘shilishi mahsuli hisoblanadi. Transkripsiya uchun qurilish xom ashyosi bo‘lmish 4 xil rNTPlar DNKga bog‘liq RNK polimeraza fermenti yordamida komplementarlik qoidasiga binoan bir-biri bilan DNK ning eski nukleotid zanjiri bilan bog‘lanadi. Bu jarayon DNK zanjirining 5'—>3' yo‘nalishida amalga oshiriladi. RNK strukturasiga joylashtirish jarayonida rNTP- ribonukleozidtrifosfatdan ikkita fosfat ajratib tashlanadi. Oqibatda u RNK strukturasiga sitozin - C, guanin - G, urasil - U va adenin - A li nukleotidlar holatida joylashadi.
RNK-polimeraza prokariotlarda, masalan, Esherichia coli, bakteriyasida faqat bir xilda bo‘ladi. Eukariotlarda esa uch xilda bo‘ladi. RNK-polimeraza transkripsiya jarayonining keehishini ta’min etuvchi quyidagi vazifalami bajaradi: a) DNK ning transkripsiya boshlanishi kerak bo‘lgan joyini aniqlaydi; b) DNK ning andoza zanjirini topadi; d) DNKning transkripsiya bo‘ladigan joyidagi qo‘shaloq zanjirini bog‘lab turgan vodorod bog‘ini olib tashlab, ulami bir-biridan ajratib, ayrim holdagi zanjirlarga aylantiradi;rNTP larning oldin fosfatini ajratib tashlab, ulami komplementar qoidasi- ga binoan bir-biri bilan va DNK - andoza polinukleotid zanjiriga ulaydi.
Boshlanishda gen to‘laligicha pre-i-RNK molekulasiga ko‘chirib olinadi. Pre-i-RNK splaysing ta’siridan (intronlami kesish va ekzonlami ulash) o‘tkaziladi. Natijada olingan i-RNK molekulasi endilikda oqsilni uzluksiz kodlovchi nukleotidlaming ketma-ketlik tartibiga ega bo‘ladi. 0‘z navbatida bu molekula aminokislotalar ketma-ketligini belgilaydi. Shuni qayd etish kerakki, ko‘p hollarda intronlarning barcha yig‘indisi genning kattagina qismini (gen uzunligining 80 dan 95 foizigacha) tashkil etadi.
Transkripsiya orqali dastavval pre-i-RNK sintezlanadi. U dastlabki transkript deb ham yuritiladi. U tayyor i-RNK molekulasiga nisbatan juda uzun bo‘ladi. Chunki uning strukturasida genetik axborotga ega bo‘lgan nukleotidlar (ekzonlar) tartibidan tashqari ko‘p miqdorda unga ega bo‘lmaganlari (intronlar) ham mavjud. Pre-i-RNK oqsilni sintez qilish funksiyasini hali bajara olmaydi. Pre-i-RNK dagi ekzonlaming intronlardan ajratib olib, o‘zaro ulanib - tayyor i-RNKga aylanish jarayoni protsessing deb atalgan qator jarayonlar majmuasi orqali amalga oshadi. Ular asosan quyidagilardan iborat:
1) Intronlarning splaysingi. Splaysing jarayonida pre-i-RNK- molekulasidagi intronlar riboza fermenti yordamida kesib olib tashlanadi, ekzonlar esa pre-i-RNK da joylashgan tartibda bir-biri bilan ulanib, gen yaxlit holga keladi. Ba’zan bitta pre-i-RNK da joylashgan ekzonlar altemativ (boshqacha) variantda ixcham holatda taxlanishi mumkin. Bunday vaziyatda bitta pre-i-RNK dan har xil oqsil sintezlovchi turli i-RNK lar hosil bo‘lishi mumkin. Splaysingning bu xili altemativ splaysing deb ataladi. Boshqacha qilib aytganda, pre-i-RNK dagi ekzonlaming odatdagi tartibda va o‘zgargan tartibda ulanishi natijasida har xil oqsil sintezlanishi mumkin. Odatdagi i-RNK da faqat genetik axborotga ega bo‘lgan nukleotidlar tartibi joylashgan bo‘ladi.
Alternativ bo‘lmagan splaysing ba’zi pre-t-RNK ham pre-r-RNK larda ham sodir bo‘lib, buning natijasida t-RNK va r-RNK hosil bo‘lishi ko‘rsatilgan. Intronlarning splaysingi maxsus ferment, ba’zan fermentlar guruhi tomonidan amalga oshiriladi;
2) Pre-i-RNK ning ikki tomonida joylashgan genetik axborotga ega bo‘lmagan speyserlar deb ataluvchi nukleotidlar tartibi hamda boshqa yana ko‘p axborotsiz qismlari maxsus fermentlar yordamida kesib olinib tashlanadi. Bu jarayon protsessingning ikkinchi tarkibiy qismini tashkil qiladi.
Eukariot organizmlar hujayrasining yadrosida sintezlangan pre-i-RNK ribonukleoproteidlar tarzida sitoplazmaga o‘tadi. Sitoplazmada splaysing- protsessing jarayonlari natijasida pre-i-RNK tayyor va aktiv holatdagi i-RNK ga aylanadi. i-RNK hujayradagi barcha RNK laming faqat 5% ni, t-RNK esa 10% va r-RNK 85 foizni tashkil etadi. Ulardagi r-RNK lar uch xil boiadi: r- RNK,, r-RNK, va s-RNK. Ular pre-r-RNK dan hosil boiadilar va ribosomaning katta va kichik subbirliklariga joylashadi. Shunday qilib, transkripsiya va protsessing natijasida sintezlangan i-RNK, t-RNK va r-RNK lar faol, ya’ni oqsilni sintezlash funksiyasini bajarishga tayyor holatda boiadi.
Transkripsiya va protsessing natijasida ribonuklein kislota (i-RNK, t-RNK va r-RNK) lar biosintez qilinishi organizmlar genetik axboroti realizatsiyasining birinchi muhim bosqichi hisoblanadi.

2.2. Translatsiya jarayoni va uning bosqichlari

Genetik axborot realizatsiyasining ikkinchi, hal qiluvchi bosqichi boigan translatsiya jarayonining molekular mexanizmini aniqlashda genetik axborotning DNK molekulasida kodlanish qonuniyatlarining kashf etilishi katta ahamiyatga ega boiadi. Genetik kod deb oqsil molekulalari tarkibidagi polipeptid zanjirlarida aminokislotalaming o‘zaro bog’lanib joylashishi tartibining DNK molekulasidagi nukleotidlaming joylashish tartibi bilan belgilanishiga aytiladi. Kod so‘zi kibemetik atama boiib, axborotni harflar bilan yozishdan shu axborotning o‘zini boshqa belgilar, masalan, telegrammada ishlatiluvchi Morze alifbo (nuqta, tire) si bilan yozishga o'tishlikni bildiradi. Molekular genetikaning asoschilaridan boigan D. Uotson va F. Krik DNK molekulasining qo‘shaloq spiral strukturasi modelini yaratgandan keyin genetik kodga oid quyidagi fikmi ilmiy bashorat tariqasida taklif qilgan edilar. DNK molekulasida nukleotidlar tartibi shaklida kodlangan genetik axborot oqsil polipeptid zanjirida joylashishi kerak bo’lgan aminokislotalar tartibini belgilaydi. Genetik kod i-RNK molekulasi strukturasi va funksiyasini tadqiq qilish natijasida aniqlandi. DNK dagi genetik axborotning transkripsiya orqali i-RNKga ko‘chirilishi bilan biz tanishdik. Bu sohadagi keng koiamda olib borilgan molekular genetik tadqiqotlar natijasida genetik kodning quyidagi muhim belgilari aniqlandi:
1) Genetik kodning asosida irsiy birlik tripletlar - kodonlar yotadi. Muayyan aminokislotaning polipeptid zanjiriga ulanishini ta’min etish funksiyasini DNK molekulasining polinukleotid zanjirida joylashgan uchta nukleotiddan iborat triplet deb atalgan irsiy axborotning kodlanish birligi bajaradi. DNK da joylashgan kod birligi tripletni kodogen, uning i-RNK da joylashgan nusxasi kodon va t-RNK ning muayyan qismida joylashgan triplet antikodon deb ataladi
Har qaysi aminokislota ko‘pincha bittadan ortiq tripletlar bilan kodlanadi. Kodning bu belgisining mohiyati quyidagicha. Oqsil molekulalari tarkibidagi aminokislotalar xilining soni 20 ta bo‘ladi. Nuklein kislotalardagi nukleotidlaming soni esa to‘rtta, DNK da: adenin - A, guanin - G, sitozin - S, timin - T; i-RNK da: adenin - A, guanin - G, sitozin - S, urasil - U. Aminokislotalami kodlaydigan triplet (kodon) lar ketma-ket joylashgan uchta nukleotiddan iborat. To‘rt xil nukleotidning uchtadan ulanib hosil qilish mumkin bo‘lgan tripletlar kombinatsiyasi soni 43- 64 ga teng. Demak, ular 64 xil triplet hosil qilishi mumkin. Binobarin, triplet xillarining soni aminokislotalar sonidan bir necha hissa ko‘p. Keng ko‘lamda olib borilgan molekular- genetik tadqiqotlar natijasida barcha (20) aminokislotalaming genetik kodlari aniqlandi. Olingan dalillar asosida aminokislotalaming i-RNK dagi tripletlar (kodonlari ro‘yxati) - genetik kodda namoyish qilingan. Bu dalillaming ko‘rsatishicha, 20 aminokislotadan 18 tasi bittadan ortiq 2, 3, 4 va hatto 6 xil tripletlar bilan kodlana olar ekanlar. Ulaming faqat ikkitasi bittadan kodonga ega.
Rasmda keltirilgan tripletlaming nukleotid tarkibini qiyosiy tahlil qilib, kodlanishning umumiy qonuniyatlarini aniqlash mumkin. Bitta aminokislotani kodlaydigan tripletlaming hammasida dastlabki ikki nukleotidlar bir xil bo'ladi. Ular bir-biridan tripletlardagi uchinchi nukleotidi bilan farq qiladilar. Faqat bitta leysin aminokislotasining kodlanishida ushbu umumiy qonuniyatning buzilishi kuzatilgan. Bu aminokislotani 6 xil triplet kodlaydi. Ulaming to‘rttasida oldingi ikkita nukleotidi bir xil, ya’ni yuqorida qayd etilgan qonuniyatga mos. Qolgan ikkita tripletning oldingi ikkita nukleotidi bir-biriga o‘xshash bo‘lsa ham, bu to‘rttasinikidan boshqacha bo‘ladi.
3) Genetik kod tarkibiga kiruvchi har qaysi triplet mustaqil kod birligi hisoblanadi. Bitta kodon tarkibidagi uchta nukleotid tartibi tugagandan keyingina ikkinchi triplet nukleotidlar tartibi boshlanadi. Masalan, i-RNKdagi nukleotidlar tartibi uchta tripletdagi nukleotidlar ketma-ket AUG/ AGC/ GCA/ tartibida kodda joylashgan bo‘lsa, shu holatdagina faoliyat ko‘rsatadi. Bu nukleotidlar boshqacha variantda birikib, faol triplet hosil qila olmaydilar.
4) Genetik kodda joylashgan AUG tripleti start kodoni xizmatini bajaradi. Polipeptid sintezi i-RNK ning ushbu kodon joylashgan qismidan boshlanadi.
5) Genetik kodda joylashgan quyidagi uchta nukleotid aminokislotalar kodoni funksiyasini bajarmaydilar. Ular UAG (amper), UAA (ochre) va UGA (opal) ko‘rinishida bo‘lib, terminator kodonlari funksiyasini bajaradi. Ular oqsil polipeptid zanjiri sintezining tugallanib, to‘xtalishini ta’min etadi.
6) Genetik kod universal bo‘ladi. Chunki muayyan tripletlar barcha organizmlarda bir xil aminokislotalami kodlaydi.
Genetik kod strukturasi va funksiyasining molekular asoslarining kashf etilishi qator ilmiy markazlar va atoqli olimlaming fundamental ilmiy tadqiqotlari mahsuli bo‘ldi. Genetik kod muammosi va uni tadqiq qilishning ba’zi nazariy tomonlari haqidagi fikrlar dastavval A. Daunsu va G. Gamov (1954) lar tomonidan aytilgan edi. Genetik kodning asosiy belgilari 1961 -yilda F. Krik va S. Bennerlaming genetik eksperimentlari natijasida aniqlandi. Genetik kodning mohiyatini, ya’ni tripletlaming aminokislotalami kodlash sirlari amerikalik olimlar M. Nirenberg,
G. Mattey, S. Ochoa, X. Korana va boshqalaming tadqiqotlari natijasida ochildi va mukammal tasvirlandi.