DNT nədir?

0

Təbiətdə canlı orqanizmlər üçün müxtəlif qanunauyğunluqlar var. Biz bilirik ki, fildən fil, zürafədən zürafə, itdən it doğulur. Bu qanunauyğunluq bütün canlı növlərində belədir. Bəs bunun səbəbi nədir? Bu sualın cavabı  DNT adlanan mürəkkəb bir molekulda gizlidir. DNT nuklein turşularının 2 növündən biridir. Nuklein turşuları həyati önəm daşıyan,canlı orqanizmdə müxtəlif funksiyalar yerinə yetirən əhəmiyyətli kimyəvi birləşmələrdir. Bu birləşmələr ilk dəfə hüceyrənin nüvəsində (prokariot orqanizmlərdə (məs, bakteriya) nüvə olmadığına görə fərqli olur) tapıldığı üçün bu cür adlandırılmışdır (lat. “nukleus”-nüvə). Lakin sonralar onların mitoxondri, plastidlər kimi orqanoidlərdə də olması məlum olmuşdur. Ümumilikdə isə hüceyrədə iki tip nuklein turşuları – dezoksiribonuklein (DNT) və ribonuklein (RNT) turşuları olur. Bu birləşmələr hüceyrənin irsi xüsusiyyətlərinin saxlanılmasında və irsən nəslə ötürülməsində iştirak edir. Elə bu səbəbdən də təsadüfi deyil ki, onları bəzən irsiyyət maddələri də adlandırırlar.

İndi isə gəlin bir çox suallarımızın cavabı gizli olan bu maraqlı birləşməni, DNT- ni  araşdıraq (RNT haqqında isə gələcək məqalələrimizdə sizinlə faydalı məlumatlar bölüşəcəyik). İnsan genomunu özündə birləşdirən DNT molekullarında canlı orqanizmlərin böyüməsini, inkişafını, metabolizmini, öz-özünü tənzim və törətmə qabiliyyətlərinin fərdiliyini təmin etmək üçün lazım olan bütün bioloji informasiyalar kod şəklində  yerləşir. Bu kodlar əlifbadakı hərflərin söz və cümlələri yaratmaq üçün müəyyən ardıcıllıqla düzülüşünü xatırladır. Fərdin bütün hüceyrələrində DNT quruluşu eynidir. DNT saxladığı məlumatla birlikdə çoxalma dövründə olan canlıdan (orqanizmdən) balasına ötürülür. Buradan bayaqkı sualımızın cavabı haqqında artıq bizdə fikir formalaşır.

Tarixi. İlk dəfə 1800-cü illərin sonlarında isveçrəli biokimyaçı FREDRICH MIESCHER DNT-ni kəşf etdi. Lakin tədqiqatçılar DNT molekulunun strukturunu səciyyələndirənə qədər bu kəşfdən təxminən 1 əsr keçdi. Nəhayət, DNT molekulunun fiziki quruluşunun 1953-cü ildə kəşfi biologiya elmi tarixində çevriliş nöqtələrindən birinə çevrildi. Bu müstəsna kəşf üçün FRANSIS KRIK , CEYMS UATSON MAURIS UILKINS  1962-ci ildə Fiziologiya və Tibb üzrə Nobel mükafatına layiq görüldü.

Quruluşu və kimyəvi tərkibi. DNT spiral halında burularaq bir-birinə sarılmış ,antiparalel yerləşmiş uyğun hissələrinin bir-birinə birləşmiş, bükülmüş nərdivanı xatırladan 2 mürəkkəb (polinukleotid) zəncirdən ibarətdir. Ancaq bu göründüyü qədər sadə deyil. DNT nin hər bir zənciri bir polimerdir(“poli” çox,”meros” parça deməkdir). Bu polimerin monomerləri isə nukleotidlərdir. Hər bir nukleotid azot əsası (adenin, quanin, sitozin, timin), karbohidrat və fosfor turşusu qalığından ibarət olan kimyəvi birləşmədir. Polinukleotid zəncirlərinin strukturları 3 səviyyədə müəyyən edilir. Zəncirlərdə mononukleotidlərin yerləşmə ardıcıllığı onların birincili strukturu adlanır. İkincili struktur dedikdə  nuklein turşusu molekulunu təşkil edən mononukleotidlərin üçölçülü fəzada tutduğu mövqe (fəza konfiqurasiyası) nəzərdə tutulur. İkispirallı molekulun burularaq mürəkkəb fəza strukturu əldə etməsi sayəsində isə DNT-nin üçüncülü strukturu formalaşır.

Zəncirlər azot əsasları, karbohidrat (dezoksiriboza monosaxaridi) və fosfat turşusu olan qlikozidlərin bir-biri ilə əlaqə yaratmaları nəticəsində formalaşırlar. Bu rabitələr əsas və ya nukleotid cütlüyü də adlanır.

DNT spiralının bir burumunda orta hesabla 10,2 əsas cütlüyü yerləşir. 2 qonşu cütlüklər arasındakı məsafə 0,34 nm-ə, 1 burumun uzunluğu isə 3,4 nm-ə bərabər olur. DNT molekulunun diametri isə 2 nm-dir. Əgər hüceyrədə olan DNT molekullarını düz xətt boyunca uc-uca düzsək ümumi uzunluğu 1,7-2 metrə çatar. Bu böyük molekulların kiçik nüvənin daxilində yerləşməsi üçün uzunluğu qısaldılmalıdır. Bunu nazik sapın tenis topunun daxilinə yerləşməsi ilə müqayisə etmək olar. DNT molekulunun nüvə daxilində yerləşməsini təmin edən xüsusi zülallar iki qrupa bölünür: Histon və qeyri-histon zülallar. DNT molekulları ilə həmin zülalların birləşməsindən yaranan fibrilyar kompleks isə xromatin adlanır. Xromatin strukturları DNT molekullarının qısaldılmasında iştirak edir. Bunu nukleaza fermentinin təsiri meydana çıxan strukturların tədqiqi (rentgenstruktur və s.) zamanı müşahidə etmək olar.

Əgər DNT -ni parçalasaq bu zaman xromatin tərkibində 200-ə qədər nukleotid cütlüyü olan fraqmentlərə (hissələrə) bölünəcək. R.D.KORNBERQ (1974) həmin fraqmentləri xromatinin struktur vahidi – nukleosom adlandırılmasını təklif etmişdi.

 

Nazik xromatin liflərinin sferik quruluşa malik hissəciklərini və onları bir-birilə birləşdirən nazik ipəbənzər (filamentəbənzər)  strukturlarını sapa  düzülmüş muncuğa bənzətmək olar.

Aparılan tədqiqatlar nəticəsində 2 nm diametri olan “sapın” DNT molekulunun özü, 10 nm-li muncuğun isə DNT molekulunun histon zülalları ilə birləşməsindən əmələ gələn xromatosom olduğu müəyyən edilmişdir .

Xromatinin tərkibində 5 növ  histon-zülal molekulu aşkar edilmişdir: H1, H2A, H2B, H3, H4. Hər bir insan hüceyrəsində ümumi sayları 60 milyona, çəkisi isə DNT-nin çəkisinə bərabərdir. Histon zülalları tərkibində 102-135 amin turşusu olan qısa polipeptid zəncirindən təşkil olunmuşdur. Qələvi xassəli amin turşularının (arginin və lizin) çoxluq təşkil etməsi nəticəsində onlar DNT molekullarının mənfi yüklü fosfat qrupları ilə asanlıqla  əlaqə yarada bilirlər. 4 histon zülalı (H2A, H2B, H3, H4) hərəsindən 2 molekul olmaqla nukleosomun əmələ gəlməsində iştirak edir. Histon mili isə 8 molekuldan (oktamer) ibarətdir. Bu milin ətrafına 2 zəncirli 164 nukleotid cütlüyündən ibarət DNT molekulunun 1,65 dəfə dolanması nəticəsində nukleosom əmələ gəlir. Dolanan DNT molekulunun uzunluğu nazik xromatin lifləri səviyyəsində 6-7 dəfə qısalır. Histon mili ətrafında 2 tam dövrə vurduqdan sonra H1 zülalı ilə birləşir və nəticədə xromotosom yaranır. Xromotosomlar nazik xromatin liflərində bir-biri ilə DNT molekukunun “bağlayıcı” hissəsi (linker DNT) hesabına birləşirlər.

Bu maraqdoğurucu quruluşda növbəti öyrənəcəyimiz termin isə solinoidlər (yun.solinoid-boru). Xromotosomların H1 zülalı vasitəsilə əlaqə yaradaraq əmələ gətirdikləri boruşəkilli törəmə solinoid adlanır. Xromotinin 2-ci sıxlaşması zamanı solinoid səviyyəsində DNT molekullarının uzunluğu orta hesabla 40 dəfə qısalır. Xromotin liflərinin tərkibində yerləşən DNT molekullarının adenin-timinlə zəngin hissələri(65%-dən çox) xromosom özəyi ilə birləşərək ilgəklər əmələ gətirirlər.

Nukleosomlardan solinoidlər əmələ gəldiyi kimi, solinoidlərin də müxtəlif şəkilli qıvrılması nəticəsində xromatin lifləri yaranır (100-130nm). Bu liflər xromonema  lifləri də adlanır.Əvvəllər işlədilmiş “xromonema” termini xromosom daxilində olan lifləri, “xromomer” termini isə lif boyu təsadüf edilən cisimcikləri ifadə edir.

DNT-nin ikiləşməsi. Bu prosesi molekul səviyyəsində çoxalmaya misal göstərmək olar.Hüceyrənin bölünməsindən əvvəl xüsusi fermentlərin təsirindən DNT-nin ikizəncirli molekulunda zəncirlər arasında hidrogen rabitələri qırılır və onlar bir-birindən aralanır. Ayrılan hər bir zəncir yeni zəncirin yaranması üçün matris (ana zəncir) rolunu oynayır, ətraf mühitdə olan sərbəst nukleotidlərdən komplementarlıq (“komplement”-tamamlama) prinsipi əsasında hər bir əvvəlki zəncirə müvafiq yeni zəncir yığılır. Yəni bir zəncirdə olan olan adenin nukleotidi qarşısında ona komplementar olan timin, quaninin qarşısında isə sitozin durur. Nəticədə, bir DNT molekulu əvəzinə, tamamilə əvvəlki tərkibdə iki yeni DNT molekulu yaranır.Yaranan hər bir DNT molekulu biri köhnə, digəri isə yeni olmaqla 2 zəncirdən ibarət olur. Bu proses reduplikasiya, yəni ikiləşmə adlanır. DNT sintezi prosesində bütövlükdə fermentlər qrupu iştirak edir. DNT molekulunun ikiləşməsi çox dəqiqliklə baş verir, yeni molekul əvvəlki molekulun tam oxşarı olur. Bəzən isə kimyəvi və fiziki faktorlar (ultrabənövşəyi və ionlaşdırıcı şülar, yüksək tempratur və s.) sintez olunan DNT zəncirinin quruluşunu poza bilər. Molekulda belə zədələnmə yarandıqda, bu, adətən xüsusi ferment tərəfindən ləğv edilir və onun tamlığı bərpa olunur.

Funksiyaları. DNT bir orqanizmin inkişafı, yaşaması, çoxalması üçün lazım olan təlimatları (məlumat,kod) əhatə edir. Saydığımız bu funksiyaları yerinə yetirmək üçün DNT ardıcıllığı bədənimizdəki işlərin çoxunu görən mürəkkəb birləşmələr olan zülalları istehsal etmək (sintez) üçün uyğun mesajlara (təlimatlara) çevrilməlidir.Zülal sintez etmək üçün təlimatların olduğu hər bir DNT ardıcıllığı bir gen sayılır. Genin ölçüsü isə müxtəlif ola bilər. Bu rəqəm 1000-1 milyon arasında dəyişir. (əsas). Genlər sadəcə DNT ardıcıllığının yüzdə birini təşkil edir, qalan hissələr isə zülalların nə zaman, necə, hansı miqdarda  istehsal edildiyini tənzimləyir.

Bəs zülallar necə sintez edilir? Bu iki addımlı prosesdir. Birinci mərhələdə ferment DNT molekulundakı kodu (məlumatı) oxumalı və onu  m-RNT-yə (məlumat-RNT-si ) yazmalıdır. Bundan sonra m-RNT molekulunda olan kodlar (məlumatlar) zülalların “tikinti məhsulu” olan amin turşularının dilinə çevrilir. Bu dil hüceyrənin zülal əmələ gətirən “aparatına” amin turşularını bir-biri ilə birləşdirib spesifik zülalı istehsal etməsi üçün uyğun əmri verir. Bu çox mürəkkəb prosesdir və zülal sintezində 20 növ amin turşusu iştirak edir.

 

 

 

 

Bütün bu məlumatlardan çıxan nəticədən DNT-nin canlı orqanizmdə necə əhəmiyyətli bir birləşmə olduğu görünür. Genimiz kimliyimizin göstəricisidir. Tək bir hücəyrənin xromosomlarındakı sekansları ( ardıcıllığı) oxuyaraq bir şəxsin genetik məlumatları haqqında hərşeyi öyrənə bilərik. Ya da 23andme’ nin (məşhur genetik test labaratoriyası) internet saytında deyildiyi kimi; “DNT- miz haqqında məlumatlarımız artdıqca, mövcudluğumuz haqqında bildiklərimiz də artar”.

Redaktə etdi: Ziya Mehdiyev

Mənbələr və faydalı ədəbiyyat:

1. https://ghr.nlm.nih.gov/primer/basics/dna

2. https://www.genome.gov/25520880/

3. Sitologiya; Ali məktəblər üçün dərslik (Eldar Qasımov)

4. İnsan Biokimyasının Əsasları; Tibb Universiteti üçün dərslik

5. Ümumi Biologiya 10-11; Orta Məktəblər üçün dərslik

 

CAVAB YAZ

Zəhmət olmasa şərhinizi daxil edin!
Zəhmət olmasa adınızı buraya daxil edin