Ва ўрта махсус таълим вазирлиги

2.2. Макромолекулалар тузилишининг фазовий ўзига хослиги.
Макромолекулаларга тузилишнинг фазовий ўзига хос стериоизомер ҳосил қилиш хусусияти характерли ҳисобланади. Макромолекулаларнинг фазода жойлашишида баъзи гуруҳларнинг, радикалларнинг жойини ўзгариши натижасида хираллик хусусияти кузатилади.
Деярли ҳамма аминокислоталар оптик фаолиятга, яъни қутбланган нур сатҳини маълум бир бурчак остида буриш хоссасига эга. Фақат глицин аминокислотасидагина бу хосса кузатилмаган. Аминокислоталарнинг ушбу хоссаси уларнинг α-углерод атоми тўрт валент боғлари билан тўрт хил атом гуруҳларига боғланганлигидан келиб чиқади. Бундай тузилишда молекула хираллик хусусиятига эга, яъни унда симметрия маркази ва симметрик сатҳ бўлмайди. Хиралликка эга бўлган бирикма тузилишига кўра бир-бирининг ойнадаги аксини ифодалайдиган қўш изомерлар шаклида бўлади. Улар α – углерод атомига боғланган гуруҳларнинг фазода йўналиши билан бир-биридан фарқ қилади. Бунинг натижасида ҳосил бўладиган иккита конфигурация – D ва L стериоизомерлар деб аталади. Бу изомерларни, фараз қилиб, бири иккинчисининг устига қўйилса улар ўнг ва чап қўл кафтлари каби бир-бирини қопламаслиги учун энантиомерлар деб ҳам аталади. Хираль бирикмаларнинг қутбланган нур сатҳини буриш бурчаклари бир-бириникига ўхшаш қийматга эга бўлади. Нурни қарама-қарши тарафга буришини ифодалаш учун (+) ва (-) ифодалардан фойдаланилади.
Стериоизомер ҳосил қилувчи бирикмалар қайси қаторга мансублигини аниқлашда мўлжал олиш учун глицеральдегиднинг икки энантиомери қабул қилинган. Агар унда –СНО атомлар гуруҳи фазода юқорида ва тасвир орқасида, -СН₂ОН атомлар гуруҳи пастда ва тасвир орқасида кўрсатилса, бундай ҳолатда – ОН гидроксил гуруҳи чапда ва L-шакл, (leve-чап) юзага келади ҳамда –ОН гуруҳи ўнг тарафда бўлганда D-шакл, (dexter-ўнг) ҳосил бўлади (расм.2.2.1).

Расм. 2.2.1. Аминокислоталарда L-шакл ва D-шакл кўринишидаги стериоизомерларнинг фазовий ҳолати.
Стереоизомерлар спектрал анализда турлича характерга эга бўлади. Организмда хираллик муҳим аҳамиятга эга, масалан баъзи модда молекулалари хираллик хусусиятига кўра заҳарсиз бўлса, уларнинг стереоизомери заҳарли таъсирга эга бўлиши мумкин. Масалан, стереоизомерлардан D-аспарагин кислота ширин, L- аспарагин кислота эса таъмсиздир. Маълумки, ҳайвонларнинг протеаза ферментлари оқсилларнинг D-изомер ҳолатдаги молекулаларига таъсир қила олмайди, фақат L-шаклидаги молекулаларга таъсир қилади. “Сибир яраси” бактериялари қобиғида D - изомер ҳолатдаги глутамин кислотаси мавжуд ва шу сабабли протеазалар таъсирига чидамли бўлади.
Макромолекулалардан нуклеин кислоталар 1868 йилда Ф.Мишер томонидан кашф этилган. 1891 йил Кёссель нуклеин кислота таркибига пурин ва пиримидин гетероциклик азот асослари, углевод ва фосфат кислота қолдиғи киришини аниқлади.
Нуклеин кислоталар таркибига рибоза ёки дезоксирибоза киришига қараб, рибонуклеин кислота (РНК) ва дезоксирибонуклеин кислота (ДНК) фарқланади. ДНК молекуласи таркибида азот асослари ҳисобланган аденин, гуанин, цитозин ва тимин қатъий тартибда жойлашган бўлиб, бу ҳолат Э.Чаргафф томонидан кашф этилган ва Чаргафф қоидаси деб номланади. ДНК молекуласининг репликация жараёни 1957 йилда А.Корнберг томонидан кашф қилинган ДНК –полимераза ферменти иштирокида боради. Бу реакцияда ДНК-полимераза мавжуд ДНК макромолекуласи занжирини икки қисмга ажратади ва ДНК макромолекуласи асосида ўхшаш структурага эга бўлган иккинчи макромолекула синтезланади. Организмда ДНК кўринишида сақланувчи генетик ирсий ахборот, информацион РНК молекуласида транскрипция ҳолатига ўтказилади ва транспорт РНК ва матрица РНК кабиларнинг фаолияти натижасида трансляцияланади, яъни ирсий ахборот асосида оқсил молекуласи синтезланади. ДНК макромолекуласи таркибида нуклеотидларнинг маълум бир тартибда келиши кўринишидаги тузилиш қисмлари айнан унга мос келадиган оқсил макромолекуласининг синтез қилинишини таъминлайди.
1953 йилда Ж Уотсон ва Ф.Крик ДНК молекуласининг қўш спираль кўринишидаги тузилиш моделини таклиф қилдилар. Бу моделга мувофиқ ДНК макромолекуласи фараз этилган ўқ атрофида жойлашган, бир-бирига ўралган ҳолатдаги, яъни ўзаро комплементар иккита молекула занжиридан ташкил топган. Иккита молекула занжирида маълум доимий оралиқларда азот асослари жойлашган. Қарама-қарши занжирлар ўртасида азот асослари ўзаро водород боғлари орқали бирикиш ҳосил қилади. Молекула занжирида пурин асоси қаршисида иккинчи молекула занжирида пиримидин асоси жойлашади. Водород боғлари фақат аденин билан тимин; гуанин билан цитозин орасида ҳосил бўлади. Бу кўринишдаги мослик комплементарлик деб аталади.
ДНК тузилиши ҳам ўзига хос бўлиб, унинг схематик тузилиши 2.2.2 расмда келтирилган. ДНК спирали ҳам ўнг ва чап томонга бурилган ҳолда бўлиш мумкинлиги схемада кўрсатилган.
Молекуляр биофизикада муҳим биологик аҳамиятга эга бўлган ДНК макромолекуласи занжирининг структуравий тузилиши, ўлчамлари, ушбу тузилишдаги кимёвий боғлар ва кучлар, макромолекунинг фазовий конфигурация ўзгаришларининг умумий қонуниятлари ўрганилади.
ДНК макромолекуласи занжирида қўшни азот асосларининг оралиғи ўқ узунлиги бўйлаб 0,34 нм га тенг ва уларнинг бири иккинчисига нисбатан 36^о га айланган ҳолатда жойлашган. Битта тўла спираль 10 та қўш азот асосини ўз ичига олади ва 3,4 нм узунликка тенг бўлади. Спиралнинг диаметри 2 нм га тенг бўлади. Иккита занжир бир-бирига антипараллел ҳолатда жойлашиб, дезоксирибозалар орасидаги фосфатдиэфир боғ бир занжирда 3¹ дан 5¹ га қараб ўқилса, иккинчисида 5¹ дан 3¹ га қараб ўқилади.