დნმ მოლეკულების მნიშვნელობა

დნმ არის სამეცნიერო დისციპლინის ძირითადი ასოების რამდენიმე კომბინაცია, რომელიც, როგორც ჩანს, იწვევს ა ურთიერთგაგების მნიშვნელოვანი დონე, იმ ადამიანებშიც კი, რომელთაც სიცოცხლის განმავლობაში ბიოლოგია ან მეცნიერება აქვთ ზოგადი მოზრდილთა უმეტესობა, ვინც ისმენს ფრაზას ”ეს მის დნმ-შია” დაუყოვნებლივ აღიარებს, რომ კონკრეტული თვისება განუყოფელია აღწერილი ადამიანისგან; რომ მახასიათებელი გარკვეულწილად თანდაყოლილია, არასდროს ქრება და შეუძლია გადაეცეს ამ ადამიანის შვილებს და მის ფარგლებს გარეთ. ეს, როგორც ჩანს, მართალია მათ გონებაშიც კი, ვისაც წარმოდგენა არ აქვს რას წარმოადგენს "დნმ", ეს არის "დეოქსირიბონუკლეინის მჟავა".

ადამიანები გასაგებია, რომ მშობლებისგან თვისებები მემკვიდრეობით გადაეცემათ და საკუთარი თვისებები გადაჰყავთ მათ შთამომავლებს. ბუნებრივია, რომ ადამიანებმა უნდა დაფიქრდნენ საკუთარ ბიოქიმიურ მემკვიდრეობაზე, მაშინაც კი, თუ ცოტათი წარმოიდგენს ამას ასეთი ფორმალური თვალსაზრისით. იმის აღიარება, რომ თითოეული ჩვენგანის პატარა არნახული ფაქტორები განაპირობებს იმას, თუ როგორ გამოიყურებიან და როგორ იქცევიან ადამიანების შვილები, ნამდვილად არსებობდა ასობით წლის განმავლობაში. მე -20 საუკუნის შუა ხანებში თანამედროვე მეცნიერებამ დიდებული დეტალებით არ გამოავლინა არა მხოლოდ რა იყო მემკვიდრეობაზე პასუხისმგებელი მოლეკულები, არამედ ისიც, თუ როგორ გამოიყურებოდნენ ისინი.

დეოქსირიბონუკლეინის მჟავა არის გენეტიკური ნახაზი, რომელსაც ყველა ცოცხალი არსება ინარჩუნებს თავის უჯრედებში, უნიკალური მიკროსკოპული ანაბეჭდი, რომელიც არა მხოლოდ ქმნის თითოეულ ადამიანს ინდივიდუალური ინდივიდუალური პიროვნება (იდენტური ტყუპები გამონაკლისია დღევანდელი მიზნებისათვის), მაგრამ ცხადყოფს მნიშვნელოვან მნიშვნელოვან ინფორმაციას ყველა ადამიანის შესახებ, სხვა კონკრეტულ პირთან ურთიერთობის ალბათობა მოცემული დაავადების შემდგომი ცხოვრების განვითარების ან ასეთი დაავადების მომავალში გადაცემის შანსებთან თაობებს. დნმ გახდა არა მხოლოდ მოლეკულური ბიოლოგიის და მთლიანად ცხოვრებისეული მეცნიერების ბუნებრივი ცენტრალური წერტილი, არამედ სასამართლო ექსპერტიზისა და ბიოლოგიური ინჟინერიის განუყოფელი კომპონენტიც.

ჯეიმს უოტსონს და ფრენსის კრიკს (და უფრო იშვიათად როზალინდ ფრანკლინს და მორის უილკინსს) ფართო დამსახურებაა 1953 წელს დნმ-ის აღმოჩენა. ეს აღქმა მცდარია. კრიტიკულად, ამ მკვლევარებმა დაადგინეს, რომ დნმ სამგანზომილებიანი ფორმით არსებობს ორმაგი სპირალი, რომელიც არსებითად ორივე მიმართულებით სხვადასხვა მიმართულებით გადახვეული კიბეა, რომ შექმნას სპირალი ფორმა მაგრამ ეს გადაწყვეტილი და ხშირად აღიარებული მეცნიერები "მხოლოდ" ემყარებოდნენ ბიოლოგების შრომისმოყვარეობას, რომლებიც ცდილობდნენ იგივე ზოგადი ინფორმაციის ძიებას ჯერ კიდევ 1860-იან წლებში ჩატარებული ექსპერიმენტები ისეთივე ინოვაციური იყო, როგორც უოტსონი, კრიკი და სხვები მეორე მსოფლიო ომის შემდგომ კვლევებში. ეპოქა

1869 წელს, ადამიანი მთვარეზე 100 წლით ადრე გაემგზავრებოდა, შვეიცარიელმა ქიმიკოსმა, ფრიდრიხ მიშერმა ლეიკოციტების (სისხლის თეთრი უჯრედები) ცილის კომპონენტების მოპოვება მათი შემადგენლობის დასადგენად და ფუნქცია ამის ნაცვლად მან მოიპოვა "ნუკლეინი" და მიუხედავად იმისა, რომ მას არ გააჩნდა საჭირო ინსტრუმენტები იმის გასაგებად, თუ რა იქნებოდა მომავალი ბიოქიმიკოსები მას შეეძლო სწავლა, მან სწრაფად დაინახა, რომ ეს "ბირთვი" დაკავშირებული იყო ცილებთან, მაგრამ თვითონ არ იყო ცილა, რომ იგი შეიცავს უჩვეულო ფოსფორის რაოდენობა და რომ ეს ნივთიერება გამძლეა იმავე ქიმიური და ფიზიკური ფაქტორების დეგრადაციის მიმართ, ცილები.

50 წელზე მეტი იქნებოდა, სანამ პირველად გამოჩნდა მიშერის ნაშრომის ნამდვილი მნიშვნელობა. 1900-იანი წლების მეორე ათწლეულში რუსმა ბიოქიმიკოსმა, ფებუს ლევენმა პირველმა შესთავაზა ის, რასაც დღეს ჩვენ ნუკლეოტიდებს ვუწოდებთ, შედგებოდა შაქრის ნაწილისგან, ფოსფატის ნაწილისა და ბაზისაგან ნაწილი; რომ შაქარი იყო რიბოზა; და რომ განსხვავება ნუკლეოტიდებს შორის განპირობებული იყო მათი ფუძეების სხვაობებით. მის "პოლინუკლეოტიდს" მოდელს ჰქონდა გარკვეული ხარვეზები, მაგრამ დღის სტანდარტების მიხედვით, იგი მიზანმიმართულად იყო.

1944 წელს ოსვალდ ევერი და მისი კოლეგები როკფელერის უნივერსიტეტში იყვნენ პირველი ცნობილი მკვლევარები, რომლებიც ოფიციალურად ვარაუდობენ, რომ დნმ შედგება მემკვიდრეობითი ერთეულებისაგან ან გენებისაგან. ავსტრიელმა მეცნიერმა ერვინ ჩარგაფმა, როგორც ლევენის, ასევე მათ ნაშრომზე დაყრდნობით, ორი ძირითადი აღმოჩენა გააკეთა: ერთი, რომ დნმ – ში ნუკლეოტიდების თანმიმდევრობა იცვლება ორგანიზმების სახეობებს შორის, ეწინააღმდეგება ლევენს შემოთავაზებული; და ორი, რომ ნებისმიერ ორგანიზმში, აზოტოვანი ბაზების საერთო რაოდენობა ადენინი (A) და გუანინი (G) კომბინირებული, სახეობების მიუხედავად, პრაქტიკულად ყოველთვის იგივე იყო, რაც ციტოზინის (C) საერთო რაოდენობას და თიმინი (T). ამან ჩარგაფს არ მოუტანა დასკვნის გაკეთება, რომ T და C წყვილები G– ით, ყველა დნმ – ში, მაგრამ მოგვიანებით ეს სხვების მიერ მიღებულ დასკვნაში დაეხმარა.

დაბოლოს, 1953 წელს, უოტსონმა და მისმა კოლეგებმა, რომლებმაც სწრაფად ისარგებლეს სამგანზომილებიანი ქიმიური სტრუქტურების ვიზუალიზაციის გზით, დააყენეს ყველა ამ დასკვნებმა ერთად გამოიყენა მუყაოს მოდელები იმის დასადგენად, რომ ორმაგი სპირალი ჯდებოდა ყველაფერში, რაც ცნობილი იყო დნმ – ს შესახებ, სხვა არაფერი შეეძლო

დნმ იდენტიფიცირებული იყო, როგორც მემკვიდრეობითი მასალა საცხოვრებელ ნივთებში, მისი სტრუქტურის გარკვევამდე კარგად და ა.შ. ექსპერიმენტულ მეცნიერებაში ხშირად გვხვდებოდა ეს სასიცოცხლო აღმოჩენა მკვლევართა ძირითადი შემთხვევისთვის მიზანი
სანამ ანტიბიოტიკოთერაპია გაჩნდებოდა 1930-იანი წლების ბოლოს, ინფექციურმა დაავადებებმა გაცილებით მეტი ადამიანის სიცოცხლე შეიწირა, ვიდრე მათ გააკეთე დღეს და პასუხისმგებელი ორგანიზმების საიდუმლოებების ამოხსნა კრიტიკული მიზანი იყო მიკრობიოლოგიის კვლევაში. 1913 წელს ხსენებულმა ოსვალდ ევერიმ დაიწყო მუშაობა, რამაც საბოლოოდ გამოავლინა მაღალი პოლისაქარიდი (შაქრის) შემცველობა პნევმოკოკური ბაქტერიული სახეობების კაფსულებში, რომლებიც იზოლირებული იყო პნევმონიისგან პაციენტები. ევერიმ თქვა, რომ ამან გამოიწვია ანტისხეულების გამომუშავება ინფიცირებულ ადამიანებში. ამასობაში, ინგლისში, უილიამ გრიფიტსი ასრულებდა სამუშაოს, რომელიც აჩვენა, რომ მკვდარი კომპონენტებია ერთგვარი დაავადების გამომწვევი პნევმოკოკის შერწყმა შესაძლებელია უვნებელი პნევმოკოკის ცოცხალ კომპონენტებთან და აწარმოოს დაავადების გამომწვევი ფორმა უწყინარი კეთილი; ამან დაადასტურა, რომ რაც მკვდარიდან ცოცხალ ბაქტერიებში გადადიოდა, მემკვიდრეობითი იყო.

როდესაც ევერიმ შეიტყო გრიფიტის შედეგების შესახებ, იგი გაწმენდის ექსპერიმენტების ჩატარებას შეუდგა, რათა იზოლირებულიყო პნევმოკოკის ზუსტი მასალა, რომელიც იყო მემკვიდრეობითი და იყო ნუკლეინის მჟავებზე, უფრო კონკრეტულად, ნუკლეოტიდები. დნმ უკვე ეჭვმიტანილი იყო იმაში, რასაც მაშინ ხალხში "ტრანსფორმირება" უწოდეს პრინციპები ", ასე რომ, ევერიმ და სხვებმა შეამოწმეს ეს ჰიპოთეზა მემკვიდრეობითი მასალის გამოვლენისას ა აგენტების მრავალფეროვნება. ცნობილია, რომ დნმ-ს მთლიანობისთვის დესტრუქციული იყო, მაგრამ ცილებისთვის ან დნმ-ისთვის უვნებელია, რომელსაც დნმ-ს უწოდებენ დიდი რაოდენობით საკმარისი იმისათვის, რომ თავიდან იქნას აცილებული თვისებები ერთი ბაქტერიული თაობიდან შემდეგი იმავდროულად, პროტეაზებმა, რომლებიც ახდენენ ცილების ამოხსნას, ასეთ ზიანს არ აყენებს.

ევერიისა და გრიფიტის ნამუშევრების მთავარი გზავნილი ისაა, რომ ისევ ისეთ ადამიანებს, როგორებიც არიან უოტსონი და კრიკი, სწორად აფასებენ თავიანთი წვლილისთვის მოლეკულურ გენეტიკაში, დნმ-ის სტრუქტურის დადგენა, ფაქტობრივად, საკმაოდ გვიანი წვლილი შეიტანა ამ სანახაობრივი მოლეკულის შესახებ სწავლის პროცესში.

ჩარგაფმა, მართალია, აშკარად არ აღწერს დნმ-ის სტრუქტურას სრულად, მაგრამ აჩვენა, რომ, გარდა ამისა (A + G) = (C + T), ორი ძაფი, რომლებიც ცნობილია, რომ შედის დნმ-ში, ყოველთვის იყო ერთი და იგივე მანძილი გარდა. ამან გამოიწვია პოსტულატი, რომ პურინები (A და G ჩათვლით) ყოველთვის უკავშირდება პირიმიდინები (მათ შორის C და T) დნმ-ში. ამას სამგანზომილებიანი აზრი ჰქონდა, რადგან პურინები მნიშვნელოვნად აღემატება პირიმიდინებს, ხოლო ყველა პურინები არსებითად ერთი და იგივეა და ყველა პირიმიდინები არსებითად ერთი და იგივე ზომის. ეს გულისხმობს, რომ ორი შეკრული პურინი მნიშვნელოვნად მეტ ადგილს დაიკავებს დნმ-ის ძაფებს შორის ვიდრე ორი პირიმიდინი და აგრეთვე რომ მოცემული პურინ-პირიმიდინის დაწყვილება მოიხმარს იგივე რაოდენობას სივრცე ამ ყველა ინფორმაციის განთავსება მოითხოვდა, რომ A მიერთებულიყო T და მხოლოდ T– ით და იგივე ურთიერთობა ჰქონოდა C და G– სთვის, თუ ეს მოდელი წარმატებული აღმოჩნდებოდა. და აქვს.

ფუძეები (ამაზე შემდეგ მოგვიანებით) დნმ-ის მოლეკულის ინტერიერში ერთმანეთთან იკვრება, როგორც კიბეები. მაგრამ რაც შეეხება ღეროებს, ან თვითონ "გვერდებს"? როზალინდ ფრანკლინმა, უოტსონთან და კრიკთან თანამშრომლობით, ჩათვალა, რომ ეს "ხერხემალი" შაქრისგან შედგებოდა (კონკრეტულად პენტოზური შაქარი, ან ხუთი ატომური რგოლის სტრუქტურით) და ფოსფატის ჯგუფი, რომელიც აკავშირებს მასთან შაქრები. ბაზის დაწყვილების ახლად დაზუსტებული იდეის გამო, ფრანკლინმა და სხვებმა შეიტყვეს, რომ ორი დნმ-ის ძაფია ერთ მოლეკულაში იყო ”დამატებითი”, ანუ სინამდვილეში ერთმანეთის სარკისებური გამოსახულებები მათი დონეზე ნუკლეოტიდები. ამან მათ საშუალება მისცა, რომ პროგნოზირებულიყვნენ დნმ-ის გრეხილი ფორმის სავარაუდო რადიუსი სიზუსტის მყარ ხარისხში და რენტგენის დიფრაქციის ანალიზმა დაადასტურა ხვეული სტრუქტურა. იდეა იმის შესახებ, რომ სპირალი იყო ორმაგი სპირალი იყო ბოლო მნიშვნელოვანი დეტალი დნმ-ის სტრუქტურის შესახებ, რომელიც თავის ადგილზე მოვიდა, 1953 წელს.

ნუკლეოტიდები არის დნმ-ის განმეორებითი ქვედანაყოფი, რაც იმის საწინააღმდეგოა, რომ დნმ არის ნუკლეოტიდების პოლიმერი. თითოეული ნუკლეოტიდი შედგება შაქრისგან, რომელსაც დეოქსირიბოზა ჰქვია და შეიცავს ხუთკუთხა რგოლის სტრუქტურას ერთი ჟანგბადის და ნახშირბადის ოთხი მოლეკულათი. ეს შაქარი უკავშირდება ფოსფატის ჯგუფს და ამ მდგომარეობიდან ბეჭის გასწვრივ ორი ​​ლაქა, ის ასევე უკავშირდება აზოტოვან ფუძეს. ფოსფატების ჯგუფები ერთმანეთთან აკავშირებს შაქრებს და ქმნის დნმ-ს ხერხემალს, რომელთა ორი ძაფი იხვევა შეკრული აზოტით მძიმე ფუძეების გარშემო ორმაგი სპირალის შუაში. სპირალი ქმნის ერთ სრულ 360 გრადუსიან დატრიალებას, ყოველ 10 ბაზის წყვილში ერთხელ.

მხოლოდ აზოტოვან ფუძესთან შეკრული შაქარი ეწოდება ა ნუკლეოზიდი.

RNA (რიბონუკლეინის მჟავა) განსხვავდება დნმ-ისგან სამი ძირითადი გზით: ერთი, პირიმიდინის ურაცილი ჩანაცვლებულია თიმინზე. ორი, პენტოზური შაქარი უფრო რიბოზაა, ვიდრე დეოქსირიბოზა. სამი, რნმ თითქმის ყოველთვის ერთჯაჭვიანია და მრავალი ფორმისაა, რომელთა განხილვა ამ სტატიის ფარგლებს სცილდება.

დნმ "იხსნება" მის ორ დამატებით სტრიქონში, როდესაც ასლების შექმნის დრო დგება. როგორც ეს ხდება, ქალიშვილი ძაფები წარმოიქმნება მარტოხელა მშობლის ძაფებთან ერთად. ერთი ასეთი ქალიშვილი ძაფი განუწყვეტლივ წარმოიქმნება ცალკეული ნუკლეოტიდების დამატებით, ფერმენტის მოქმედებით დნმ პოლიმერაზა. ეს სინთეზი უბრალოდ მიჰყვება მშობლის დნმ – ის ძაფების გამოყოფის მიმართულებას. სხვა ქალიშვილი ძაფი წარმოიქმნება მცირე პოლინუკლეოტიდებისგან, რომელსაც ეწოდება ოკაზაკის ფრაგმენტები რომლებიც რეალურად წარმოიქმნება მშობლის ძაფების ამოფრქვევის საპირისპირო მიმართულებით და შემდეგ ფერმენტი უერთდება ერთმანეთს დნმ ლიგაზა.

იმის გამო, რომ ორი ქალიშვილი ძაფი ერთმანეთსაც ავსებს, მათი ფუძეები საბოლოოდ იკვრება ერთმანეთთან და ქმნის ორჯაჭვიან დნმ-ის მოლეკულას იდენტურია მშობლისა.

ბაქტერიებში, რომელთაც ერთუჯრედიანი აქვთ და პროკარიოტებს უწოდებენ, ციტოპლაზმაში ბაქტერიების დნმ-ის ერთი ეგზემპლარი (რომელსაც ასევე უწოდებენ მის გენომს); ბირთვი არ არის. მრავალუჯრედიან ეუკარიოტულ ორგანიზმებში დნმ გვხვდება ბირთვში ქრომოსომების სახით, რომლებიც ძალზე გახვეული, სპოული და სივრცულად შედედებული დნმ-ის მოლეკულების სიგრძეა მხოლოდ მემილიონე მეტრის სიგრძისა და ცილები დაურეკა ჰისტონები. მიკროსკოპული გამოკვლევის დროს, ქრომოსომის ნაწილები, რომლებზეც ჩანს ჰისტონის მონაცვლე "კოჭები" და მარტივი დნმ – ის ძაფებს (ორგანიზაციის ამ დონეზე ქრომატინს უწოდებენ) ხშირად ადარებენ მძივებს a სიმებიანი. ზოგიერთი ეუკარიოტული დნმ გვხვდება აგრეთვე უჯრედების ორგანელებში, რომლებსაც ეწოდება მიტოქონდრია.