DNT

Fayl:DNT.png

DNT spiralının bir parçasının quruluşu

Dezoksiribonuklein turşusu (DNT) canlı orqanizmin formalaşması və həyati proseslərini davam etdirəbilməsi üçün irsi informasiyanın saxlanıldığı, nəsillər arasında ötürülən biopolimerdir. Bütün orqanizmlər, bəzi viruslar da daxil olmaq üzrə DNT-yə sahibdir.

DNT eukariot hüceyrələrdə (misal olaraq heyvan vəya bitki hüceyrələrində) nüvədə yerləşir. Buradaki DNT hüceyrənin bəzi etaplarında xromosom halına keçir. DNT eukariotlarda eləcə də bəzi mitoxondri vəya plastid kimi orqanoidlərdə də vardır. Bakteriya vəya arxeya kimi prokariot orqanizmlərdə isə DNT nüvəyə bənzər ərazidə membrana tutunmuş haldadır. Bu orqanizmlərdə plazmid deyilən, avtonom bölünəbilən kiçik DNT molekullar da mövcuddur. Bundan başqa bəzi viruslar genetik materyal olara tək vəya qoşa DNT sarmalına sahibdirlər.

DNT-nin ən əsas rolu hüceyrədə uzun-müddətli informasiyanın saxlanılmasıdır. DNT ən önəmlisi gen olan bir sıra vahidlərə bölünür.

Kimyəvi cəhətdən, DNT nukleotid deyilən vahidlərdən əmələ gələn uzun polimerdir. Hər bir nukleotid azotlu əsas, şəkər (dezoksiroboza) və fosfat qrupundan meydana gəlir. DNT zincirinin omurğasını fosfat və şəkər qrupları əmələ gətirir, əsaslar isə ikili zincirin iç qismində digər tərəfdəki əsas ilə qarşı qarşıya duracaq şəkildədir. DNT molekulunun bu cür iki zincirli halı təbiətdə əksəriyyəti təşkil edir və spiral şəklini alaraq "ikili sarmal" adını almasına səbəb olmuşdur.

DNT molekulunda dörd növ azotlu əsas mövcuddur: adenin, quanin, timin və sitozin. Molekulun bir zincirindəki əsaslar digər zincirdəki əsaslar ilə komplementarlıq prinsipinə uyğun olaraq bağ meydana gətirməkdədirlər. Belə ki, adenin sadəcə timin ilə, quanin isə sadəcə sitozin ilə qoşalaşmaqdadır. Məhz bu xususiyyət DNT maddəsininin üzünün çıxarılmasına və məlumatın RNT polimerinə ötürülməsinə imkan verməkdədir. Bu özəlliklər hüceyrə strukturlarının yaradılması və işlədilməsi, eləcə də informasiyanın bir sonraki nəslə keçirilməsi kimi təməl proseslərin əsasını təşkil etməkdədir.

DNT molekulunun fiziki quruluşunun 1953-cü ildə kəşfi biologiya elmi tarixində çevriliş nöqtələrindən birinə çevrilmişdir. Bu müstəsna kəşf üçün Fransis Krik, Ceyms Uatson, Mauris Uilkins 1962-ci ildə Fiziologiya və Tibb üzrə Nobel mükafatına layiq görülmüşlərdir.

Bioloji funksiyaları

DNT, genetik kod vasitəsiylə nukleotidlərin ardıcıllığı şəklində saxlanılan genetik informasiyanın daşıyıcısıdır. Reduplikasiya adlanan proses nəticəsində DNT özünün genetik olaraq tamamilə eynisi olan iki kopiasını yaratmaqdadır, beləcə molekulda saxlanılan ırsi informasiya yeni nəsillərə ötürüləbilməkdədir. DNT-dəki informasiyanın reallaşması genlerin ifadə edilməsi nəticəsində yəni transkripsiya və translyasiya adlanan proseslər nəticəsində olmaqdadır. Transkripsiya DNT əsasında RNT-nin yaradılması, translyasiya isə RNT əsasında zülalların istehsalıdır.

Nukleotidlərin ardıcıllığında saxlanılar informasiya müxtəlif növ RNT tiplərinin yaranmasına yarayır: informasiya (qəlib, matriks) RNT (mRNT), ribosomal (rRNT) və nəqliyyat RNT (tRNT). Bütün RNT növləri zülal istehsalında rol almaqdadırlar. mRNT özündə yaradılacaq zülalın amin turşuları ardıcıllığı bilgisini saxlamaqdadır. rRNT ribosomun əsas tərkibində yer almaqdadır. tRNT isə amin turşularını ribosomdaki zülal quraşdırma aktiv mərkəzinə daşımaqdadır.

Bir qayda olaraq DNT prokariotlarda dairəvi şəkildə, eukariotlarda isə dairəvi olmayan düz molekul şəklində xromosomlarda tapılır. İnsanda nüvə DNT-si 46 parçadan ibarət olub təxminən 3 milyard əsas cütündən ibarətdir. Uotson-Krik modelinə əsasən 2 zəncir arasında məsafə 20A°dır, zəncirin sarmal (tam burulma) boyu isə 34 A°,iki nukleotid arasında məsafə isə 3,4 A° uzunluqdadır. DNT dəki azotlu əsaslar olan Adenin və Quanin - Purin əsasları, Sitozin və Quanin - Primidin əsasları adlanın. Purinlər kütləcə primidinlərdən 1.38 dəfədaha yüngüldür.

Kəşf tarixi

Frensis Krik

DNT tarixdə ilk dəfə İsveçrəli həkim Fridrix Mişer tərəfindən 1869-cu ildə kəşf edilmişdir. Zülallar üzərində tədqiqat aparan Mişer, onlardan çox fərqli özəlliklərə sahib olan və sadəcə hüceyrə nüvəsində tapılan bir maddə diqqətini cəlb edincə bu yeni maddəyə nüvə mənasına gələn "nuklein" adını vermişdir. 1919-da Fobus Levene nukleotidin tərkibindəki azotlu əsas, şəkər və fosfatı aşkar eləyir. Ancaq Levenenin DNT-nin ümumi quruluşu haqqqında irəli sürdüyi səhv idi. O, DNT-nin nukleotidlərin fosfat qruplarının birləşməsi vasitəsiylə əmələ gələn qısa və sabit ardıcıllığa malik bir zincir olduğunu düşünmüşdür. 1937-ci ildə Villiam Osburi rentgen diffraksiya təcrübəsi ilə göstərir ki, DNT təkrarlanan quruluşa malikdir.

Frederik Qriffit 1928-də bu gün öz adıyla anılan Qriffit təcrübəsi ilə göstərdi ki, "hamar" və ölü Pneumococcus bakteriyaları ilə canlı və "hamar olmayan" bakteriyaları qarışdıraraq, Pneumococcusun "hamarlıq" xüsusiyyətləri bakteriyalar arasında köçürüləbilir. 1943-cü ildə Osvald Teodor Averi, Kolin Makleod və Maklin Makkarti DNT-ni geenetik informasiyanın daçıyıcısı olaraq irəli sürdüklərində, Qriffit təcrübəsindəki "tranformasiya edən faktor"-nun DNT olduğunu göstərmiş oldular. 1953-cu ildə Alfred Hörşi və Marta Çeyz DNT-nin T2 faj virusunun genetik maddəsi olduğunu göstərərək bir daha sübut etdilər ki, bu molekul irsiyyətdə mərkəzi rol oynamaqdadır.

DNT-nin bir parçasının animasiyası. Əsaslar ortada qalan üfüqi molekullardır.

1953-cü ildə Ceyms Uotson və Frensis Krik, Rozalind Franklin tərəfindən əldə edilən rentqen diffraksiya şəkilləri və əsasların qoşalaşdığı fakrtlarına arxalanaraq ilk doğru model olaraq qəbul edilən ikili sarmal modelini irəli sürdülər. Bu kəşf ümumilikdə molekulyar biologiyada dönüm nöqtəsi olaraq qəbul edilir. Vatson və Krik modelinə eksperimental sübutlar olan başqa 5 məqalə də sözü gedən modelin təklif edildiyi məqalə ilə birlikdə Nature (Təbiət) elmi jurnalında dərc olunmuşdur. Bu məqalələrdən biri Rozalind Franklin və Raymond Qoslinqin Vatson-Krik modelini dəstəkləyən ilk rentqen diffraksiya təcrübəsidir. Franklinin ölümündən sonra 1962-ci ildə Vatson, Krik və Vilkins birlikdə Fiziologiya və Tibb Nobel mükafatına layiq görülürlər. Bu gün də Vatson və Krik modellərinə ən böyük eksperimental sübut olan Franklinin təcrübəsini yeterincə önəm vermədikləri haqqda danışılır. Vatson və Krik məqalələrində Franklinə təşəkkür belə etməmişlərdir.

Krik 1957-ci ildə halhazırda molekulyar biologiyanın təməl prinsiplərindən biri kimi qəbul edilən "mərkəzi doqma" aksiyomunu irəli sürür. Bu aksiyom zülalların RNT-dən, RNT-nin isə öz növbəsində DNT-dən istehsal olunduğunu və bu informasiya axışının tək yönlü olduğu prinsipidir. İkili sarmal quruluşunun gərəktirdiyi DNT-nin kopialanması mexanizmi 1958-ci ildə Meselson-Stahl təcrübəsi ilə aydınlğa qovuşduruldu. Krik və əməkdaşlarının informasiyanın DNT-də üst-üstə düşməyən, yəni ardıcıl kodon adı verilən üçlü əsas şəklində tutulduğunu irəli sürdükdən sonra, Korana, Holli və Nirenberq genetik şifrəni aşkarlamışlardır.

Bu kəşflər molekulyar biologiya elminin doğuşunu təmsil etməkdədirlər.

DNT-nin ikiqat spiralı

DNT molekulunda müəyyən bir bioloji növün irsiyyət məlumatı nukleotidlərin müxtəlif ardıcıllığı şəklində kodlaşdırılmışdır.

DNT makromolekulları ümumi ox ətrafında burulmuş iki zəncirdən təşkil olunmuş spiraldan ibarətdir. Bu onların ikinci quruluşudur. Zülallarda olduğu kimi, ikinci quruluşun saxlanmasında hidrogen rabitələrinin böyük rolu var. Onlar burada makromolekulun müxtəlif zəncirlərin pirimidin və purin əsasları arasında əmələ gəlir, zülal makromolekullarının radikallarından fərqli olaraq, bu əsaslar spiralın xaricində deyil, daxilində yerləşir.

Məlumdur ki, hidrogen rabitələri qismən müsbət yüklü hidrogen atomları ilə qismən mənfi yüklü oksigen atomları arasında əmələ gəlir. Buradan aydın olur ki, oxşar rabitələr, həmçinin hidrogen atomları ilə kifayət dərəcədə mənfi yükə malik azot atomları arasında yaranır. Azotlu əsaslar müəyyən bir prinsip əsasında, sanki bir- birini tamalayaraq birləşir: pirimidin əsası mütləq purin əsası ilə və əksinə birləşir ki, bu zaman molekulun zəncirləri həmişə üç hetrotsikldən (iki və dörd heterotsikldən deyil) ibarət eyni pillələr olur.

Bu, DNT-nin bütöv molekulunun quruluşunda bərabərliyi təmin edir. Belə cütlərin əmələ gəlməsi zamanı aşağıdakı qanunauyğunluq gözlənilir: cütləri əmələ gətirən əsaslardan biri purin, digəri isə pirimidin əsası olur. Bir qayda olaraq adenin timinlə, quanin isə yalnız sitozinlə cüt əmələ gətirir.

Məhz bu cür cütlərin əmələ gəlməsi bütövlükdə DNT-nin ikiqat spiralının komplementarlığını təmin edir. Zülalların və nuklein turşularının kimyası və biokimyası öz inkşafına yeni elmlərin – bioüzvi kimya, molekulyar biologiya, gen mühəndisliyi elmlərinin yaranmasına gətirib çıxartdı. Bu elm sahələri bəşəriyyətin qarşısında həyatın sirlərinə daha dərindən yanaşmağa və dərk edilə bilən qanunauyğunluqlardan praktik məqsədlər üçün daha geniş istifadə etməyə tükənməz imkanlar açdı.

Xarici keçidlər

• Tübitak-DNT