If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Agar veb-filtrlardan foydalanayotgan boʻlsangiz *.kastatic.org va *.kasandbox.org domenlariga ruxsat berilganligini tekshirib koʻring.

Asosiy kontent

Nuklein kislotalar

DNK va RNK tuzilishi va vazifalari.  Nukleotidlar va polinukleotidlar.  iRNK, rRNK, tRNK, miRNK va siRNK.

Kirish

Nuklein kislotalar, xususan, DNK hayotning davomiyligi uchun muhim makromolekula hisoblanadi. DNK ota-onadan farzandlarga irsiylanadigan axborotni oʻzida saqlaydi, qurilish uchun sarflanadigan oqsil hosil boʻlishini boshqaradi va toʻqima, hujayra hamda organizm funksiyasining bir maromda kechishini taʼminlaydi.
DNKning bu maʼlumotlarni qanday qilib tashishi hamda bu maʼlumotlarning hujayra va organizmlar tomonidan qanday qilib harakatga aylantirilishi murakkab, qiziqarli va aql bovar qilmaydigan jarayon boʻlib, uni molekulyar biologiya qismida batafsil oʻrganamiz. Bu yerda esa makromolekulyar nuqtayi nazardan nuklein kislotalar bilan tanishib chiqamiz.

Hujayralarda DNK va RNKning ahamiyati

Nuklein kislotalar nukleotid deb nomlangan birliklardan tashkil topgan makromolekula boʻlib, tabiiy ravishda ikkita turda uchraydi: dezoksiribonuklein kislota (DNK) va ribonuklein kislota (RNK). DNK bir hujayrali bakteriyalardan tortib siz va men kabi juda koʻp hujayrali sutemizuvchilarga qadar barcha tirik organizmlarda mavjud genetik material hisoblanadi. Ayrim viruslarning genetik materiali DNK emas, balki RNKdan iborat, ammo texnik jihatdan viruslar tirik organizm deb hisoblanmaydi (chunki ular xoʻjayin hujayra yordamisiz koʻpaya olmaydi).

Hujayra DNKsi

O‘simlik va hayvonlar singari eukariotlarda DNK hujayrada maxsus membrana bilan oʻralgan birikma boʻlib, u yadroda joylashadi, xuddi boshqa organellalar (masalan, oʻsimliklarning mitoxondriyasi va xloroplasti) singari. Bakteriya kabi prokariot organizmlarda DNK nukleoid deb ataluvchi maxsus hujayra hududida joylashganiga qaramay, u membrana bilan oʻralmagan.
Eukariotlarda DNK odatda xromosomalar deb nomlangan juda uzun, chiziqli qismlarga boʻlinadi, bakteriyalar kabi prokariotlarda esa xromosomalar juda kichik va koʻpincha aylana (halqa) shaklida boʻladi. Xromosoma oʻn minglab genlardan iborat boʻlishi mumkin, ularning har biri hujayra tomonidan zarur boʻlgan maʼlum mahsulotni ishlab chiqarish boʻyicha koʻrsatmalar beradi.

DNKdan RNKga va RNKdan oqsilga

Koʻpchilik genlar oqsil moddalarini kodlaydi, yaʼni ular maʼlum bir oqsilni hosil qilish uchun ishlatiladigan aminokislotalar ketma-ketligini belgilaydi. DNKdagi ushbu maʼlumot oqsil sintezi uchun ishlatilishidan oldin, avvalo, genning RNK nusxasi (transkripti) yaratilishi kerak. RNKning ushbu turi informatsion RNK (iRNK) deb ataladi. Chunki iRNK molekulasi DNK va ribosoma (iRNK ketma-ketligini oʻqib, uning asosida oqsil sintez qiluvchi uskuna) oʻrtasida maʼlumot tashuvchi vazifasini bajaradi. DNKdan RNKga va RNKdan oqsilga aylanish jarayoni molekulyar biologiyaning “markaziy dogmasi” deyiladi.
Eng muhimi, barcha genlar ham oqsil mahsulotlarini kodlamaydi. Misol uchun, ayrim genlar ribosomalarning tuzilish tarkibiy qismlari sifatida xizmat qiluvchi ribosomal RNK (rRNK) yoki transport RNK (tRNA)ni kodlaydi. tRNK beda bargi shaklidagi RNK molekulasi boʻlib, oqsil sintezi davomida aminokislotalarni ribosomaga tashib keltiradi. Yana boshqa RNK molekulalari, masalan, kichik mikroRNK (miRNA) boshqa genlar uchun regulyator vazifasini bajaradi va hozirgi davrda oqsil boʻlmagan molekulalarni kodlovchi RNKning koʻplab yangi turlari aniqlanmoqda.

Nukleotidlar

DNK va RNK polimer hisoblanadi (DNK boʻlsa, koʻpincha juda uzun polimer) va nukleotidlar deb nomlanuvchi monomerlardan tashkil topgan. Ushbu monomerlar birlashganda hosil boʻlgan zanjir polinukleotid (poli-= “koʻp”) deb ataladi.
Har bir nukleotid uch qismdan tashkil topgan: azot asosi deb nomlangan azot tutuvchi halqa, beshta uglerodli uglevod va kamida bitta fosfat guruhi. Uglevod molekulasi nukleotidda markaziy mavqega ega, uning bir uglevodiga azot asosi va boshqasiga fosfat guruhi (yoki fosfat guruhlari) birikadi. Oʻz navbatida nukleotidning har bir qismini koʻrib chiqamiz.
_Rasm manbasi “Nuklein kislotalar: Figure 1” OpenStax College, Biology (CC BY 3.0)._

Azot asoslari

Nukleotidlarning azot asoslari azot saqlovchi halqadan (uglerod-asosli) iborat molekulalardir.
DNKdagi har bir nukleotid toʻrtta azot asosdan bittasiga ega: adenin (A), guanin (G), sitozin (S) va timin (T). Adenin va guanin purinlar boʻlib, ularning tarkibida ikkita uglerod-azot saqlovchi halqa mavjud. Sitozin va timin esa pirimidinlar hisoblanib, bitta uglerod-azot halqasiga ega. RNK nukleotidlari ham adenin, guanin va sitozin asoslariga ega, ammo timin oʻrniga ularda uratsil (U) deb ataladigan boshqa pirimidin asosi mavjud. Yuqoridagi rasmda koʻrsatilgandek, har bir asos halqasiga turlicha funksional guruhlar birikkan boʻlib, har bir asosning oʻziga xos xususiyatga ega boʻlishini taʼminlaydi.
Molekulyar biologiyada azot asoslar asosning birinchi harfini keltirish orqali ifodalanadi, bu quyidagicha: A, T, G, S va U. DNK A, T, G va S dan iborat, RNK esa A, U, G va S dan iborat (yaʼni T oʻrniga U boʻladi).

Uglevodlar

Turli azot asoslari toʻplamiga ega boʻlishdan tashqari, RNK va DNK har xil uglevod molekulalarini oʻzida tutadi. DNKdagi beshta uglerodli uglevod dezoksiriboza, RNKdagi beshta uglerodli uglevod esa riboza deb ataladi. Bu ikkita molekula bir-biriga juda oʻxshash, faqat bitta farqi mavjud: ribozaning ikkinchi uglerodi bitta gidroksil guruhiga ega, dezoksiribozadagi xuddi shu uglerod bitta vodorod atomiga ega. Nukleotiddagi uglevod molekulasining uglerod atomlari yuqoridagi rasmda koʻrsatilgandek raqamlangan: 1ʼ, 2ʼ, 3ʼ, 4ʼ va 5ʼ (1ʼ “bir shtrix” deb oʻqiladi). Nukleotidda uglevod molekulasi markaziy holatni egallaydi, azot asosi 1ʼ uglerodga va fosfat guruhi (yoki guruhlari) esa 5ʼ uglerodga biriktirilgan.

Fosfat

Nukleotidda uglevod molekulasining 5ʼ uglerodiga birikkan bitta fosfat guruhi yoki uchtagacha fosfat guruhlari boʻlishi mumkin. Ayrim manbalarda bitta fosfat guruhi tutgan molekula “nukleotid” deb keltirilgan, ammo molekulyar biologiyada keng doiradagi atama umumiy qabul qilingan1
Zanjir oxiriga qoʻshiladigan yangi nukleotid oʻzida uchta fosfat guruhini tutadi. Oʻsib borayotgan DNK yoki RNK zanjiriga qoʻshilgan nukleotid ikkita fosfat guruhini yoʻqotadi. Shu sababli DNK yoki RNK zanjiridagi har bir nukleotid faqat bitta fosfat guruhiga ega.

Polinukleotid zanjirlar

Nukleotidlar ketma-ketligi yoʻnalganlikka ega boʻlgan polinukleotid zanjir tuzilishiga ega, yaʼni zanjir bir-biridan farq qiluvchi ikkita turlicha oxir (uch)larga ega. 5ʼ oxiri yoki zanjirning boshlanishida birinchi nukleotidning 5ʼ fosfat guruhi joylashadi. 3ʼ oxiri deb nomlangan boshqa tomonida esa oxirgi nukleotidning 3ʼ gidroksil guruhi joylashgan. DNK ketma-ketligi odatda 5ʼ dan 3ʼ ga tomon joylashadi. Yaʼni 5ʼ uchida joylashgan nukleotidlar birinchi keladi, 3ʼ oxirida joylashgan nukleotidlar esa zanjir oxirida keladi.
Yangi nukleotidlar DNK yoki RNK zanjiriga qoʻshilganda, zanjir 3ʼ oxiridan oʻsib boradi. Bunda zanjirga yangi qoʻshilayotgan nukleotidning 5ʼ fosfat guruhi zanjir oxirida joylashgan 3ʼ gidroksil guruhi bilan fosfodiefir bogʻini hosil qiladi.

DNKning xususiyatlari

Yuqoridagi rasmning chap qismida keltirilgani kabi, dezoksiribonuklein kislota yoki DNK zanjirlari qoʻsh spiral shaklida boʻlib, bunda ikkita zanjir bir-biriga mos (komplementar) holatda mustahkam birikkan boʻladi. Uglevod va fosfatlar spiraldan tashqarida yotadi va DNKning asosini hosil qiladi. Bu qism uglevod-fosfat asos deb ham ataladi. Azot asoslari spiral ichida joylashgan boʻlib, juftlashganda xuddi narvonning zinapoyalariga oʻxshash tuzilishni oladi. Azot asoslari oʻzaro vodorod bogʻi orqali bogʻlanadi.
Rasm manbasi: Jerome Walker/Dennis Myts.
Spiralning ikkita zanjiri bir-biriga qarama-qarshi yoʻnalishga ega, yaʼni bir zanjirning 5ʼ oxiri ikkinchi (mos keluvchi) zanjirning 3ʼ oxiri bilan juftlashadi. (Bu antiparallel joylashuv deb ataladi va DNK nusxasini olishda muhim ahamiyatga ega.)
Demak, qoʻsh spiral tarkibidagi ikkita qarama-qarshi har qanday asos oʻzaro juft hosil qilishi mumkin, shundaymi? Javob: bunday boʻlishi mumkin emas. Asoslarning oʻlchami va ular tutgan funksional guruhlarga koʻra juft hosil qilish yuqori darajada spetsifik xarakterga ega: A faqat T bilan va G faqat S bilan (yuqorida keltirilgani kabi) juft hosil qiladi. Bu qoʻsh spiralning ikkita zanjiri yuqori darajada bir-biriga mos kelishi kerakligini anglatadi.
Masalan, agar bitta zanjirning ketma-ketligi 5ʼ-AATTGGSS-3ʼ ekanini bilsangiz, unga komplementar zanjir 5ʼ-TTAASSGG-5 ketma-ketlikka ega boʻlishi kerak. Bu har bir asosning oʻz juftiga mos kelishiga imkon beradi:
Ikkita DNK ketma-ketligi shu tarzda mos kelganda, ular bir-biriga antiparallel holatda bogʻlanadi va spiral hosil qiladi. Bu zanjirlar bir-biriga komplementar deyiladi.
Grafik material OpenStax CNX Biologyʼdan oʻzgartirib olindi.

RNKning xususiyatlari

Ribonuklein kislota (RNK) DNKdan farqli oʻlaroq, odatda bir zanjirli tuzilishga ega. RNK zanjiri tarkibidagi nukleotid toʻrt xil azotli asosdan bittasini (A, U, G yoki S), riboza (beshta uglerodli uglevod) va fosfat guruhini oʻz ichiga oladi. Bu yerda biz RNKning toʻrtta asosiy tipi bilan tanishib chiqamiz: informatsion RNK (iRNA), ribosomal RNK (rRNA), transport RNK (tRNA) va regulyator RNK.

Informatsion RNK (iRNK)

Informatsion RNK ( iRNA ) oqsil kodlovchi gen va uning oqsil mahsuloti oʻrtasidagi oraliq molekula hisoblanadi. Agar hujayra maʼlum bir oqsilni ishlab chiqarishi kerak boʻlsa, oqsil kodlovchi gen “aktivlanadi”, yaʼni RNK-polimeraza fermenti DNKga bogʻlanadi va shu genning DNK ketma-ketligi asosida RNK nusxasi yoki transkript hosil qiladi. Masalan, DNKning kodlovchi ketma-ketligi 5’-AATTGSGS-3’ boʻlsa, undan hosil boʻlgan RNK ketma-ketligi 5’-AAUUGSGS-3’ boʻladi.
Hosil boʻlgan iRNK molekulasi aminokislotalarni bir-biriga ulash orqali oqsil ishlab chiqaruvchi uskuna hisoblangan ribosoma bilan bogʻlanadi. Ribosoma iRNKdagi spetsifik ketma-ketlikni oʻqish orqali shu mʼlumotga asosan oqsil sintez qiladi. iRNK uchta nukleotiddan iborat (kodon deb ataluvchi) guruhlarda “oʻqiladi” va har kodon oʻqilganda zanjirga bitta aminokislota qoʻshiladi.
Grafik material OpenStax Biologyʼdan olindi.

Ribosomal RNK (rRNK) va transport RNK (tRNK)

Ribosomal RNK (rRNK) ribosomalarning asosiy tarkibiy qismi hisoblanadi, bu iRNKning toʻgʻri nuqtaga bogʻlanishi va shu orqali uning ketma-ketligi toʻgʻri oʻqilishini taʼminlaydi. Ayrim rRNK molekulalari ferment vazifasini bajaradi, yaʼni kimyoviy reaksiya borishini tezlashtiradi (katalizlaydi). Bu holatda oqsil hosil qiluvchi aminokislotalarni bogʻlovchi bogʻning hosil boʻlishini tezlashtiradi. Ferment vazifasini bajaruvchi RNKlar ribozimlar deb ataladi.
Transport RNK (tRNAlar) ham oqsil sintezida ishtirok etadi, ammo uning vazifasi tashish – iRNK tomonidan zanjirga qoʻshilishi belgilangan aminokislotani ribosomaga olib kelishdan iborat. Transport RNK bitta zanjirli RNKdan iborat, lekin bu zanjirning oʻzaro justlashib, juft zanjir hosil qiladigan komplementar qismlari mavjud. Asoslarning shu tartibda oʻzaro juftlashishi tRNK faoliyatining yuzaga chiqishiga imkon beruvchi uch oʻlchamli (3D) tuzilishni hosil qiladi.
Rasm manbasi: Protein Data Bank (AQSH hukumatining ishi).

Regulyator RNK (miRNK va siRNK)

Ayrim kodlovchi boʻlmagan RNKlar (oqsillarni kodlamaydigan RNKlar) boshqa genlar ekspressiyasining regulyatsiyasiga yordam beradi. Bunday RNKlarni regulyator RNK deb atash mumkin. Masalan, (microRNA) miRNAs va (small interfering RNK) siRNAs uzunligi 22 nukleotidga teng kichik regulyator RNK molekulalari. Ular maʼlum iRNA molekulalariga (qisman yoki toʻliq bir-birini toʻldiruvchi ketma-ketlik) bogʻlanadi va ularning barqarorligini kamaytiradi yoki ularning translyatsiyasini buzadi. Bu orqali hujayraga iRNk miqdorini kamaytirishga yordam beradi.
Kodlovchi boʻlmagan va regulyator RNKlardan ayrim misollar. Olimlar hali ham kodlovchi boʻlmagan RNKning yangi turlarini kashf etishmoqda.

Xulosa: DNK va RNKning xususiyatlari

DNKRNK
VazifasiGenetik axborotni saqlaydiOqsil sintezi va genlarni boshqarishda ishtirok etadi; baʼzi viruslardagi genetik axborotni tashuvchisi
ShakariDeoksiribozaRiboza
TuzilishiQoʻsh spiralOdatda bir zanjirli
Azot asoslariC, T, A, GC, U, A, G
Jadval OpenStax Biologyʼdan olingan.

Khan Academyʼdan tashqari manbalarni ham kashf qiling

Nukleotidlarning oʻzaro birikishi haqida koʻproq bilib olishni xohlaysizmi? Quyidagi interaktiv material bilan tanishib chiqing. Manba: LabXchange.
LabXchange fanlarni bepul oʻrgatuvchi platforma boʻlib, Garvard universitetining sanʼat va fan fakulteti va Amgen jamiyati tomonidan yaratilgan.