Мавзу: Оқсил биосинтези

ДНК ва РНКларнинг биосинтезини молекуляр механизмларини урганиш, умумбиологик жихатдан ирсиятни сакланиш механизмларини ва ирсий белгиларни белги сифатида юзага келишини, ирсий касалликларни сабабларини очишда вужудга келган муоммаларини хал этиш билан богликдир.
XIX асрнинг охири ва XX асрнинг бошларидаги генетик хамда цитологик тадқиқотлар хромасомалар ва унда жойлашган ДНК малекуласи ирсиятни моддий асосларини сакловчи тузилмалар эканлиги ва ирсиятнинг курилиш бирлигини уларда локуслар холида жойлашган генлар ташкил килиши, яни белгиларнинг наслдан-наслга утиб бориши хромосомаларга богликдир деган хулосага олиб келди. Белгиларнинг наслдан-наслга утиб боришида хромосоманинг маълум бир кисми–ген билан утадиган бирор ирсий белгини ажратса булади. Организм барча белгиларининг тупламига, барча хромосомалар генларининг тупламига генотип дейилади. Белгиларнинг наслдан-наслга утиб бориш механизмининг изохи генотип уз-узини пайдо килиб туради деган тушунчани хм уз ичига олади: уз-узини пайдо килиши натижасида хужайра генотипи икки баравар ортади ва кейинги булинишда киз хужайраларнинг хар бири тула генлар тупламини олади. Бу тушунча митоз процессида хромосомаларнинг икки баравар ортиб, таркалиб бориш манзарасига асосланади.
Эукариотларда ДНК репликацияси бир вактда жуда куп нукталарда бирданига бошланади (уларнинг сони мингдан ортик булиши мумкин). Хар бир шундай нукталардан карама-карши томонларга бирданига иккита репликатив айри харакатланади, шу сабабли эукариотик хромосоманинг репликацияси бактериал хромосомага нисбатан жуда тез содир булади.
Репликацияда 1956 йилда Артур Корнберг томонидан очилган фермент ДНК-полимераза I иштирок этади. У ДНК занжири охирига дезоксирибонуклеотид колдикларини кетма-кет бириктирилишини катализлайди, у билан бир вактда анорганик пирофосфатлар хам ажралиб чикади: Мg
(dНMФ)n + dНТФ =====(n НМФ)_n+1 +ФФ
ДНК узайган. ДНК
ДНКнинг синтези 4та дезоксирибонуклеотидтрифосфатлар булган такдирдагина амалга ошади, агарда улардан биттаси булмаса синтез содир булмайди. Фермент 4та дезоксирибонуклеозид 5¹-трифосфатларнинг биронтасини тегишли 5¹-дифосфат ёки 5-монофосфатларга алмаштирилган вактда хам активланмайди. Шунингдек рибонуклеозид-5-трифосфатлар билан реакция кетмайди. Мg⁺² ионларининг булиши шарт.
ДНК-полимераза янги дезоксирибонуклеотидларнинг ковалент богланишини катализлайди, у -фосфат гурухнинг эркин 3¹ –гидроксил охирига бирикиши оркали амалга оширади; демак ДНК занжири синтези 5¹ 3¹ йуналишида амалга оширилади. ДНК-полимераза таъсири учун колип, томизги ДНК булиши шарт.
ДНК-полимераза янги ДНК синтезини томизги ДНКсиз амалга ошира олмайди, у мавжуд занжирни узайтириши мумкин, у факат матрица булган такдирдагина уз вазифасини бажаради.
Нуклеотидлар томизги занжирга колип занжирдаги нуклеотидлар кетма-кет Уотсон-Крик комплементарлик коидасига риоя килган холда бирикадилар. Колип занжирнинг кайси кисмида тимин жойлашган булса, киз занжирда шу ерда аденин бирикади ва аксинча. Худди шу йул билан колип занжирда гуанин колдиги булса, унинг тугрисига киз занжирда цитозин бирикади, ва аксинча.
Лекин хозирги кунгача репликация жараёни хакида тулик ва аник маълумотлар йук. Репликация жараёнининг барча боскичлари жуда тез ва ута аниклик билан кечади. 20 та репликатив фермент ва омиллардан иборат булган комплексга ДНК-репликаза системаси ёки реплисома деб аталади. 3 хил ДНК-полимераза – I, II, III мавжуд. ДНК занжири элонгациясига асосан ДНК-полимераза III жавобгардир.
ДНК-полимераза I ва ДНК-полимераза III уч хил ферментатив фаолликка эгадирлар. Полимераза фаолликдан ташкари улар 5¹ 3¹ ва 3¹ 5¹ экзонуклеаза фаолликка эгадирлар, яъни улар ДНК охиридан нуклеотидларни узиб ташашлари мумкин.
ДНК- полимераза II нинг вазифаси хали маълум эмас. Репликация даврида хосил булган ДНКнинг куп кисми булакчалар холатида булади. Бу булакчалар Оказаки фрагментлари деб юритилда ва 1000-2000 нуклеотид колдикларини саклайди. Бу фрагментлар узлукли репликация натижасида хосил буладилар ва кейин бир-бирлари билан богланадилар.
ДНКнинг битта занжири узлуксиз 5¹3¹ йуналишида репликация килинади, яъни репликатив айри йуналиши буйича; бу занжир бошловчи (етакчи) занжир деб аталади. Бошка занжир узлукли киска фрагментлар хосил килиб синтезланади, янги мономерларнинг 3¹ охирига бириктиради, яъни репликатив айри йуналишига карама-карши. Кейин Оказаки фрагментлари бир-бири билан фермент ёрдамида тикилади ва ортда колувчи занжирни хосил килади.
Оказаки фрагментларининг синтези учун томизги сифатида колип ДНКга комплементар булган РНКнинг кичик булаклари зарур. Бу РНК 5¹ 3¹ йуналишида АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФлардан фермент – праймаза ёрдамида хосил булади. Одатда РНК-томизги бир неча рибонуклеотид колдикларидан иборат булади, кейин уларга ДНК-полимераза III 1000-2000 дезоксирибонуклеотид колдикларини улайди ва Оказаки фрагментини хосил килади, РНК томизги ДНК полимераза 1нинг 5¹ 3¹ экзонуклеаза фаоллиги асосида узиб ташланади.
Оказаки фрагменти ортда колувчи ДНК занжирига ДНК-лигаза ферменти ёрдамида бирикади, реакция АТФ сарфлаш билан боради, яъни ДНК-лигаза Оказаки фрагментларини колип ДНКга комплементар равишда боглайди.
Куш спиралнинг кайта айлатирилиши ва иккала занжирнинг бир-биридан кайта богланиб олмаслиги учун маълум масофада ушлаб турилиши бир неча махсус оксиллар ёрдамида амалга оширилади.
Хеликаза (helix- спирал) ферменти ДНКнинг репликатив айри якинидаги киска булакларини ечиб беради. Бунинг учун 2 АТФ гидролизидан хосил буладиган энергия керак.
Хар бир ажралган занжирга бир неча молекула ДНКни богловчи оксил бирикади, у комплементар жуфтлар хосил булиши ва кайта занжирларнинг бирикишига тускинлик килади.
Киска ажралиш ва бирикишлар ДНК-гираза ферменти ёрдамида содир булади. У хеликазага репликация учун ДНКни кайта айлантиришга ёрдам беради.