I. Оксиллар биокимёси оксиллар ва уларнинг функцияси

Нуклеин кислоталар 4 хил турдаги нуклеотидларнинг кетма-кет жойлашишидан, оксиллар эса 20 хил аминокислотанинг кетма-кет жойлашишидан тузилган. Полипептид занжирдаги хар бир аминокислота ДНК ёки РНКдаги бир ёки бир неча нуклеотид ёрдамида полипептид занжирга бириктирилади. Агар хар бир нуклеотид битта кандайдир аминокислотани бириктирган булса, система факатгина 4 хил аминокислотани бириктира олади. Агарда бир аминокислотани полипептид занжирига кодлаштиришда 2 хил нуклеотид комбинацияси иштирок этса, система 16 аминокислотани биртиктириши мумкин. Бу системадаги 16та нуклеотидлар дуплети 20та аминокислота учун етарли эмас (4² =16). Шу сабабли хар бир аминокислотани бириктирувчи нуклеотид коди учта нуклеотид комбинациясидан иборат булиши лозим. Бундай система 4³ =64 аминокислотани кодлаштиради. Шундай килиб, 20 хил аминокислотани хар бирини полипептид занжирига киритиш учун биологик код 3 нуклеотид комбинациясидан иборатдир (триплет). Хар бир аминокислота мРНКда бир ёки бир неча триплетлар ёрдамида кодланишини Крик томонидан экспериментал тасдикланган.

Полинуклеотидфосфорилаза – бактериал фермент булиб, 1955 йилда Очао ва Грюнберг-Манаго томонидан очилган, нуклеозидфосфатлардан полинуклеотидларнинг синтезланиши реакциясини тезлатади. Масалан: УДФдан поли_У хосил булиши (УДФ  поли-У). Бу ферментнинг биологик роли аникланмаган, лекин у генетик кодни аниклашда ахамиятга эгадир.

Генетик коднинг характерли хусуситялари булиб куйидагилар хисобланади:

1.Биологик код триплет хисобланади.

2.Бир аминокислота учун бир неча код булади (1 дан 6 гача триплет).

3.Код узлуксиз булади, яъни уларнинг уртасида ажратиш белгилари булмайди, шунинг учун укиш маълум жойдан бошланиши керак.

4.Код универсал характерга эга. Барча тирик организмлар учун бир хил аминокислотани кодлаштиради.

5.Хаммаси булиб 64 та триплет код булиб, 61 таси 20 хил аминокислотани кодлайди, колган 3таси- УГА, УАА, УАГ –маъносиз (стоп-кодон,охирловчи,терминацияловчи) триплет булиб, бирорта аминокислотани кодлаштира олмайди. Улар трансляцияни чегаралаш функциясини бажаради, шу сабабли маъносиз деб номланиши нотугри.

Комплементарлик принципи нуклеотидлар учун характерли хисобланади, лекин нуклеотидлар ва аминокислоталар узаро комплементар була олмайди. Шунинг учун аминокислоталар кодонлар ёрдамида полипептид занжирга тугридан-тугри бирика олмайди. Аминокислоталарни мРНКнинг маълум участкасига бириктириш ”адаптор”лар ёрдамида юзага келиши тРНК очилишига кадар маълум эди.

Крик 1958 йилда тРНКнинг адапторлик роли хакидаги тахмин килган эди. Аминокислота тРНКга бирикиб, узининг триплет коди билан бирикиш хоссасига эга булади.

тРНК молекуласида аминокислотани богловчи акцептор кисм бор. Бундан ташкари модификацияга учраган нуклеотид асосларини тутувчи антикодон кисми хам бор. Антикодон кодонга комплементар триплетдан ташкил топган. Бу триплет мРНКдаги комплементар кодон билан специфик водород боглари хосил булишини таъминлайди. Шунинг учун транспорт килинаётган аминокислота синтезланаётган полипептид занжирда ирсиятда белгиланган тартиб жойини эгаллайди. Бир аминокислота учун бир неча тРНК булиши мумкин ва улар изоакцептор тРНКлар деб аталади.

Оксил синтези беш боскичда боради:

1.Аминокислоталарнинг фаолланиши.

2.Инициация –синтезнинг бошланиши.

3.Элонгация –полипептид занжирнинг узайиши.

4.Терминация –полипептид занжир синтезининг тугалланиши.

5.´з-°зидан °ралиш ва процессинг.

Хар бир боскични алохида куриб чикамиз.

1.Цитоплазмада хар бир 20та аминокислота узининг специфик тРНКси билан ковалент боглар ёрдамида бирикиб, аминоацил-тРНК хосил килади. Бунда АТФ энергияси сарфланади ва магний ионлари иштирок этади. Реакция хар бир аминокислота ва маълум тРНК учун специфик булган аминоацил-тРНК синтетаза ферменти ёрдамида бошкарилади. Бу реакция 2 боскичда боради:

А) R-СН₂-СН-СООН +АТФ  R-СН₂-СН-СОО-АМФ + РР

NН₂ NН₂

Аминокислота аминоациладенилат

Б) R-СН₂-СН-СООАМФ +тРНК  R-СН₂-СН-СОО-тРНК + АМР

NН₂ NН₂

Маълум полипептид хакида ахборот тутувчи мРНК рибосоманинг кичик суббирлиги билан бирикади, кейин эса маълум тРНКга бириккан инициацияни бошловчи аминокислота билан богланади ва натижада инициация комплекси хосил булади. Инициация килувчи аминокислотани олиб келувчи тРНК мРНК таркибидаги полипептид занжирининг бошланиши хакида ахборот сакловчи махсус триплет ёки кодон билан комплементарлик принципи асосида богланади. Бу жараеннинг содир булиши учун ГТФ ва инициация килувчи 3 хил омил – IF-1, IF -2, IF -3 булиши керак. Инициациянинг биринчи боскичида IF-3 рибосоманинг 30S- суббирлиги билан богланади, бу эса 30S ва 50S суббирликларининг бирикишига йул куймайди.

Сунгра 30S суббирлик мРНК билан шундай бирикадики, натижада мРНКдаги АУГ кодони 30S-суббирликнинг маълум кисми билан богланади.

Иккинчи боскичда инициацияловчи кодон ГТФ билан богланган IF-2 ва N-формилметионин-тРНК^{f met} билан бирикади.

Учинчи боскичда хосил булган 50S рибосома суббирлиги 30S суббирлиги билан бирикади. Бу боскичда IF –1 иштирок этади. Сунг ГТФ ГДФ ва фосфатгача гидролизланади, инициация омиллари ажралиб чикади. Инициацияловчи комплекс деб ном олган функционал актив 70S рибосома хосил булади.

Рибосомадаги катта суббирликда 2 актив марказ тафовут килинади:

1. А-кисм –аминоацил

2. Р-кисм –пептидил.

Инициацияни бошловчи фмет-тРНК факат Р-кисм билан богланиши мумкин. колган янги келувчи амино-ацил-тРНКлар А-кисмга бирикади, Р кисм рибосоманинг аминокислотадан бушаган тРНКлар кетадиган жойи хисобланади.

3. Элонгация.

Аминокислоталарнинг кетма-кет ковалент бойланиши оркали полипептид занжирнинг узайиши содир булади. Бу 3 боскичда давом этади:

1. Тu элонгация фактори билан комплекс хосил килган богларига ГТФ тутувчи иккинчи амино-ацил-тРНК рибосома билан богланади. ГТФ гидролизланади, хосил булган ГДФ Тs элонгация фактори катализлайдиган реакция натижасида кайтадан ГТФга айланади.

2. Рибосоманинг А ва Р марказларида жойлашган тРНКларнинг аминокислоталари уртасида пептид боги хосил булади. Бу жараённи пептидилтрасфераза катализлайди ва А иарказида пептидилтРНК хосил булади. Р марказида эса «буш» тРНК^fmetколади.

3. Рибосома буйлаб мРНК 3 охирга томон бир кодонга силжийди. Дипептидил тРНК А марказдан Р марказга силжийди, бу вактда бушаган тРНК Р марказдан ажралади ва кайтадан цитоплазмага утади.Бу боскич пептидилтранслоказа ферменти таъсирида руй беради. Энди А марказда учинчи аминокислота жойлашади, дипептид эса Р марказга утади. мРНКнинг рибосома буйича силжишига транслокация дейилади. Бунда элонгация Q фактори ёки транслоказа иштирок этади ва бир молекула ГТФ сарфланади.

мРНКдаги терминатор кодонлар оркали полипептид занжир синтезининг тамом булганлиги хакида хабар беради ва полипептид махсус R1, R2, R3 ”рилизинг” факторлар таъсирида рибосомадан ажралади. УАА, УАГ, УГА триплетлари терминатор кодонлар вазифасини уйнайди.

Полипептид узининг натив биологик шаклини эгаллаши учун маълум фазовий конфигурацияга эга булиб уралиши керак. Уралишдан олдин ёки янги синтезланган полипептид занжир ферментлар таъсирида содир буладиган процессинга (етилишга ) учрайди. Бу вактда инициацияловчи аминокислоталар, ортикча аминокислота колдиклари ажратилади, баъзи аминокислоталардаги фосфат, метил, карбоксил ва бошка гурух колдиклари, шунингдек олигосахаридлар ёки простетик гурухлар бириктирилади.

Оксил молекуласининг ёки унинг суббирлигининг етилиш жараенида оксилнинг бирламчи структурасида узгаришлар содир булиши мумкин. Бунда полипептид занжир парчаланиши ва кискариши мумкин. Баъзи полипептид занжирларнинг трансляциядан сунг буладиган узгариши катор аминокислота колдикларининг фосфорланиш ва ацетилланишидан иборатдир. Баъзи ферментлар, хусусан хужайра юзасида жойлашганлар, полисахаридлар билан бирикиши, мембранада жойлашганлари липидлар билан бирикиши мумкин.

Трнасляциядан сунг полипептидларнинг парчаланиши у ёки бу холатда купгина оксилларга хосдир. Оксилнинг трансляциядан сунг узгариши хар хил трансляция махсулотларининг парчаланишидан иборат. Бу жараенлар жуда кенг таркалган. Мисол учун ошкозон-ичак каналида ферментларнинг активланиши оксилнинг парчаланиш еки кисман протеолиз натижасидир.

Маълумки 2 полипептид занжирдан иборат инсулин бир полипептид занжирдан иборат проинсулиннинг парчаланиши натижасида хосил булади. Баъзи трансляция махсулотларининг етилиши уларга бир неча протеолитик ферментлар таъсирида парчаланишдан иборатдир. Коллаген суббирликлари проколлагеннинг парчаланиши натижасида хосил булади.

Куп занжирли оксиллар конформациясининг хосил булиши учун махсус генетик омиллар таъсир этмайди, балки уларнинг хосил булишида полипептид занжиридаги аминокислоталарни кетма-кет жойлаши яъги бирламчи структураси асосий ахамиятга эга (масалан, гемоглобин, альдолаза, ГДГ ва бошкалар).

Шундай килиб, генларнинг асосий вазифаси аминокислоталар кетама-кетлигини хакида ирсиий ахбортни саклаш, иккиламчи ва учламчи структура эса генетик детерминантга боглик булмасдан, уз-узидан содир булади.

Оксил молекуласига оксил булмаган компонентларнинг бирикиши генетик назоратсиз булади. Мисол: гемоглобиннинг хосил булиши гемнинг глобин билан уз-узидан рекомбинацияланиши натижасида хосил булиб, бунда генетик назорат ахамиятга эга.

Шу тарзда купгина простетик гурухлар (масалан, флавинлар, гем, пиридоксальфосфат, НАД, НАДФ), кофакторлар (металл ионлари) апоферментлар билан бирикиб актив фермент хосил киладилар.

Полипептид занжирдаги оксилларнинг фосфорилланиши, метилланиши ва хакозолар полипептид занжир синтезланаётганда ёки синтезланиш тамом булгандан кейин булади. Бу модификацияларни катализловчи ферментларнинг синтези, спецификлиги генетик контрол асосида булади. Ферменталрнинг модификацияси улар активлигини бошкаришда мухим рол уйнайди. Масалан, фосфорилаза, глутамилсинтетаза.

Шундай килиб, оксилнинг иккиламчи, учламчи ва туртламчи структурасининг хосил булиши махсус генетик назорат омилларини талаб этмайди ва оксилнинг бирламчи структураси томонидан белгиланиб термодинамик эркин жараен деб хисобланади ва уз-узидан содир булади.
5.7.Оксил биосинтезининг бошкарилиши. Оксил синтези ингибиторлари.

Оксил синтезининг бошкарилиш масаласи хозирги замон биокимёси ва молекуляр биологиясининг мухим муаммоларидан биридир.

Тирик хужайраларда хар хил оксил ва ферментлар микдори оптимал нисбатда мавжуддир. Бу оксил биосинтезининг бошкарилиши натижасида амалга оширилади.

Оксил синтезининг бошкарилиш гипотезаси бактерия хужайраларида ферментларнинг индукция ва репрессиясини мисолида урганилган. Бактериялар усаётган мухитга субстрат кушилса, шу субстратга таъсир этувчи ферментларнинг индуктив синтез булиши исботланган. Маълум ферментатив реакциянинг охирги махсулотлари мухитга кушилса, фермент микдори камаяди. Реакция махсулотлари таъсирида ферментлар микдорининг камайиши репрессия дейилади.

Жакоб ва Моно томонидан ферментларнинг индукция ва репрессиясини генетик механизмлари 50 йиллар охирида урганилган.

Оксил синтезини бошкаришда уч хил генлар: структур, бошкарувчи ва оператор генлар иштирок этади. Структур генлар синтезланадиган оксилларнинг бирламчи структурасини белгилайди. ДНК молекуласига комплементар равишда хосил булган иРНК рибосомага етиб оксил синтези учун матрица вазифасини бажаради. Индукция йули билан оксил синтезининг бошкарилишини куйидаги схема билан курсатиш мумкин (схема дарсликни илова кисмида келтирилган).

Бошкарувчи ген ядродаги рибосомада оксил-репрессорнинг синтезини таъминлайди. Оператор ген опероннинг структура генлари фаолиятини бошкаради. Агар бу ген эркин холда булса, структура генлари иРНК синтезини адо этади. Агар репрессор билан богланган булса, структур генлар вазифасини бажара олмайди ва иРНК синтезланмайди яъни оксил синтези руй бермайди.

Оксил синтезини бошкаришда промотор генининг ахамияти катта.. Бу ген мураккаб тузилган булиб, икки кисмдан иборат. Бир кисми узининг Б кичик бирликлари ёрдамида бу генни булакка парчаловчи РНК-полимеразанинг бирикиши учун хизмат килади. Бу генда урнашиб колган РНК-полимераза оперондаги структуравий генларининг транскрипциясини бошлаши мумкин. Промоторнинг иккинчи кисми махсус оксил –реципиентга цАМФнинг бирикишидан хосил буладиган комплекснинг бирикиш жойи булиб хизмат килади. Кейинги вактда махсус оксил ёрдамида оперон транскрипцияси учун керак буладиган цАМФнинг ДНК молекуласига бирикиши аникланди. Схемага кура ДНКнинг структура генларида хосил буладиган иРНК оператор деб юритилувчи ДНКнинг маълум кисми томонидан бевосита назорат килинади. Оператор структура генларнинг энг четида жойлашган булиб, уларни функциясини тартибга солади.

Структур ва регулятор генлар ДНК молекуласининг турли кисмларида жойлашганлигига карамай улар оралик модда –репрессор ёрдамида бир-бири билан богланган. Регулятор ген матрица вазифасини бажаради ва иРНК ядрода синтезланиб ундан репрессор оксил хосил булади. Репрессор оператор генга мойил булиб, у билан бирикиб, вактинча комплекс хосил килади. Бундай комплекс иРНК синтезига йул куймайди, натижада оксил синтези руй бермайди.

Репрессорнинг хусуситяти шундан иборатки, у кичик молекулали бирикмалар – индуктор ва эффекторлар билан хам бирикади. Индуктор билан бирикканда, репрессор регулятор гени билан бирикиш хусусиятини йукотади, натижада у регулятор ген назоратидан чикади ва иРНК синтези бошланади. Индуктор оксил-репрессор билан бирикиш окибатида, репрессор молекуласининг учламчи структурасини шундай узгартиради, у регулятор ген билан бирикиш хусусиятини йукотади.

Юкори тузилган организмлар хужайраларида геннинг бошкарилиши анча мураккабдир. Эукариот хужайраларда транскриптон структурасининг купгина кисми бошкарувчи кисмлардан, камрок кисми эса структур генларга тегишли. Агарда структуравий геннинг охирги кисми оксил тузилиши хакида ахборот сакласа, олдинги кисми эса репрессор-оксиллар билан богланади ва бу механизм оркали структур генлар транскрипциясини бошкарадилар. Шу транскриптонда ДНКга боглик РНК-полимераза ёрдамида хосил булвучи иРНК оксил синтези хакида ахборот тутмайдиган полинуклеотид занжир булагини тутади.

Шунинг учун иРНКнинг катта молекуласи (проиРНК) ядрода парчаланиб ноинформатив кисмини йукотади, ажралган иРНК цитоплазмага утади ва рибосомада оксил синтезида иштирок этади.

Куриб чикилган оксил синтези бошкарилиши юкори тузилган организмлардаги оксил синтези бошкарилишининг мураккаб тизимининг бир кисми булиб хисобланади. Организмда бошкарилиши факат макромолекула боскичида булмай, балки хужайра ичи структуралари (полисомалар хосил булиши, мембрана иштироки), хужайра боскичида (ядро-цитоплазма муносабати), орган ва организм боскичида (нейрогуморал бошкариш) олиб борилади.

Оксил ва ферментлар синтезига асосан стероид гормонлар таъсир этади. Уларнинг таъсири геном боскичида булиб, специфик РНК ва оксиллар синтези стимуляция килинади.

Стрероид гормонлар нишон хужайраларга кириб, у ерда узларининг рецептор оксиллари билан бирикадилар, натижада рецепторлар уз конфигурациясини узгартириб, гормонлар билан биргаликда ядро мембранаси оркали утиб, хроматиндаги гистон булмаган оксиллар билан бирикма хосил киладилар. Бундай бирикмалар ДНКга РНК-полимераза таъсир этиб, баъзи РНК, айникса иРНК синтезни узгартиришга олиб келади.

Гормонлар таъсири остида асосан РНК синтези активланади, аммо баъзи вактларда ингибирланиш мумкин (мисол: гидрокортизоннинг тимусга таъсири).

Транскрипция жараёнининг бошкарилиши хроматиндаги гистон ва гистон булмаган оксиллар ёрдамида бошкарилади. Гистонлар АТФ хисобига фосфорланиш натижасида узининг ингибиторлик хусуситяларини йукотадилар. ДНК билан богланган гистон булмаган оксиллар РНК синтезини гистонлар билан ингибирланишига каршилик курсатадилар.

Шундай килиб, транскрипцияни бошкарилишида гистонлар РНК синтезини ингибирлайдилар, гистон булмаган оксиллар эса бунга каршилик киладилар.

Трансляциядан сунг бошкарилиш инициация, элонгация ва терминация боскичида булиб, улар хар хил оксил факторлари ва иРНКга, трансляция жараенига таъсир этувчи ингибиторлар таъсири остида булади.

Хозирги вактда тиббиёт амалиётида одам организмига таъсир этмай бактерияларда нуклеин кислота ва оксил биосинтези жараёнини тормозловчи купгина антибиотиклар кулланилади. Антибиотиклар нуклеин кислота ва оксил биосинтезининг мухим реакцияларига таъсир этадилар.

Оксил биосинтезининг ингибиторларидан булиб пуромицин хисобланади. Пуромицин аминоацил-тРНКдаги охирги аденил кислота колдиги билан структур жихатдан ухшаш булганлиги учун пептидил-т-РНК билан реакцияга киришиб пептидил-пуромицинни хосил килади. Натижада пептид зандирининг узайиши узилади ва рибосомадан эркин пептидил-пуромицинлар ажралиб чикади.

Усимталарга таъсир этувчи актиномицин Д оксил биосинтезини ингибирлайди. У хар хил тур РНКлар, айникса мРНК синтезига тормозловчи таъсир этади. Актиномицин ДНКга боглик РНК-полимеразаларни ингибирлаб транскрипцияни тухтатади.

Туберкулезни даволашда ишлатиладиган антибиотик рифамицин бактериядаги ДНКга боглик РНК-полмеразани ингибирлайди. Тиф касаллигини даволашда кулланиладиган бир канча антибиотиклар хам оксил биосинтезини ингибирлайди. Масалан, элонгация боскичидаги пептидилтрансфераза реакциясини хлорамфеникол, транслоказа ферментини циклогексамид ингибирлайди.

Туберкулезга карши антибиотиклар – стрептомицин, неомицин мРНКнинг трансляцияси вактида хатоларни вужудга келтиради (маслан, кодон УУУ фенилаланин урнига лейцинни полипептид занжирига бириктириши натижасида аномал оксил хосил булиб, бактериянинг халок булишига олиб келади).

Тетрациклин аминоацил-тРНКни рибосомадаги 50S суббирликдаги аминоацилмаркази билан богланишини тормозлаб, 70S рибосомадаги оксил биосинтезини ингибирлайди. Пенициллин хужайра мембранаси тузилишида иштирок этувчи гексапептидларнинг синтезини тормозлаб, оксил синтезини ингибирлайди. Уларнинг синтез механизми оксилнинг рибосомал синтез механизмидан фаркланади.

Эритромицин ва олеандомицин рибосомадаги трансляция вактида иштирок этувчи транслоказанинг активлигини тормозлайди.

Оксил синтезида иштирок этувчи бирон бир занжирнинг бузилиши ёки тушиб колиши хамма вакт патологик холатнинг ривожланишига олиб келади, бунда касалнинг белгилари синтези бузилган оксилнинг табиати ва функциясига богликдир.

9. Аудиторияга саволлар:

- Генетик ахборот °тказилишининг ±андай 3 бос±ичини биласиз?

- Репликация нима?

- Транскрипция нима?

- РНК етилганда ±андай °згаришлар р°й беради?

- кяРНКнинг вазифаси нимадан иборат?

- иРНК ни ±айси о±сил ядро мембранаси ор±али °тказади?

- О±сил синтези бос±ичларини санаб беринг.

- О±силнинг етилиш даврида ±андай °згаришлар р°й беради?
10. Фойдаланилган адабиётлар:

1. Николаев А.Я. Биологическая химия. Москва, 1989.

2. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. Москва, 1990.

3. Ленинжер А. Биохимия,1-3т, Москва, 1990

4. Мецлер Д. Биохимия, 1-3т, Москва, 1990

5. Страйер Л, Биохимия,1985

6. Строев Биохимия, 1981

7. Уайт и др. Биохимия, 1983

8. Хорст А. Молекулярные основы патогенеза болезней, 19821.

IX. Мурракаб оксиллар алмашинуви.

ДНКнинг курилиш, биосинтези ва вазифаларини урганиш тарихи умумбиологик жихатдан мухим булган ирсият муаммосининг юзага келиши ва уни хал этиш билан богликдир.

XIX асрнинг охири ва XX асрнинг бошларидаги генетик хамда цитологик тадкиткотлар 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 туплами – генотип тугри келади. Белгиларнинг наслдан-наслга утиб бориш механизмининг изохи генотип уз-узини пайдо килиб туради деган тушунчани хам 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.

Хромосомалар таркибида оксил ва ДНК булганлиги учун ирсий белгиларнинг наслдан-наслга утиб боришида шу моддаларнинг кайси бири иштирок этади, деган савол юзага келди. ХХ асрнинг 40-50 йилларида ирсий ахборот ДНК молекулалари томонидан наслдан-наслга утиб боради деган купгина тажриба маълумотлари пайдо булди. Бактерияларда паразитлик килиб яшовчи вируслар – бактериофагларнинг купайишини урганиш ана шунинг ёркин далилларидан бири булиб хизмат килди. Ичак таёкчасида купаядиган 14 бактериофаг морфологияси анча мураккаб булган ДНК ва оксил пардасидан тузилган. Фагнинг оксаэдрик шаклдаги бошчаси ва ичи кавак цилиндрга ухшаш думи бор, бошчасида битта РНК молекуласи зич булиб жойлашган, думининг учидан олтита ингичка ип чикиб келади. Думи куш деворли булиб, каттарок диаметрдаги найча ичига киритиб куйилган найчага ухшайди. Бактерияга фаг юкиш процесси молекулалар иштироки билан бирма-бир давом этиб борадиган мураккаб ходисадир. Фаг бактерия юзига думидаги иплари ёрдамида бирикиб олади, шунда думнинг учи бактерия пардасида махкам урнашиб колади. Фагнинг бактерияга бирикиши думидаги иплари ва думи учидаги оксилларнинг бактерия деворидаги моддалар билан комплементар тарзда узаро таъсир килишига асосланган. Кейин думининг ташки найи кискариб, ички найи бактерия пардаси оркали утади ва бошчасидан шу парда оркали бактерия ичига фаг ДНКси ”отилиб тушади”, айни вактда фагнинг оксилли пардаси бактерия юзасида колади. Унлаб минутлар билан улчанадиган бирмунча вактдан кейин бактерияда энди оксилли пардаси хам, унинг ичида жойлашган ДНКси хам буладиган неча юзлаб фаг зарралари топилади. Бундан фагнинг тузилиши тугрисидаги ахборотнинг хаммаси унинг ДНКсида булар экан деган хулоса келиб чикади.

Уотсон-Крикнинг гипотезасига асосан ДНК куш спиралининг хар бир занжири комплементар киз занжирлар хосил килишда колип (матрица) вазифасини утайди. Бунда она ДНКга ухшаш иккита киз икки занжирли ДНК молекуласи хосил булади, уларнинг хар бир молекулсаи битта узгармаган она ДНК занжирини саклайди. Уотсон-Крик гипотезаси Мэть Мезельсон ва Франклин Стал томонидан 1957йилда бажарилган тажрибалар билан тасдикланган. Текшириш натижалари шуни курсатдики, Уотсон-Крик гипотезасига тула риоя килган холда хар бир киз ДНК дуплекси хужайранинг 2та купайиш циклидан кейин битта она занжир, битта янги хосил булган ДНК киз занжирини саклар экан. Репликациянинг бундай механизмини ярим консерватив деб аталди, чунки хар бир киз ДНКда факат битта она занжир сакланган. Олинган натижалар битта киз ДНКда иккита она занжир, иккинчи ДНКда иккита янги синтезланган занжирлар булиши керак деб хисобланган репликациянинг консерватив усулини инкор килди. Мезельсон ва Стал тажрибалари репликациянинг дисперс усулини – тасодифан богланган киз ДНКда киска она занжир ДНК, янги занжир ДНК булишини хам инкор килишга имкон берди.

Эукариотик 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, бунинг натижасида 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 бириктиришини катализлайди, бир вактда анорганик пирофосфат ажралиб чикади: Мg

(dNMP)n + dNTP =====(nNMP)_n+1 +PP

ДНК узайган.ДНК

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.

Транскрипция деб ДНКда жойлашган генетик ахборотни РНКга кучириш ва кейинчалик РНКдан рибосомага утказиш жараёнига айтилади. Транскрипция килинаётган ДНК булаги транскриптон деб аталади. Транскриптонлар узунлиги 300 нуклеотиддан 10⁸ нуклетидгача булиши мумкин. Транскриптоннинг маълум кисмлари турли функцияларни бажарадилар. Бир гурух кисмлар ахборотли, бошкалари ахборот сакламайди. Купчилик структур генларда, айникса эукариотларда, генетик ахборот узлукли ёзилган. Структур генлардаги ахборот тутувчи кисмлар экзоналар, ахборот тутмайдиган кисмлар интронлар деб аталади. Балки, интронлар экзонлар учун кушимча бошкарувчилик вазифасини уташлари мумкин.

Транскриптоннинг транскрипция бошланадиган кисми промотор деб аталади. Унга транскрипцияни енгиллаштирувчи оксиллар ва РНК-полимераза бирикади.
Транскриптон

! ! !

промотор акцептор структур генлар терминатор

кисми

Акцептор ёки бошкарувчи кисми билан транскрипцияга таъсир этувчи турли регуляторлар богланиши мумкин. Акцептор кисмидан кейин интрон ва экзонларни кетма-кетлигини саклаган структур цистрон ёки генлар келади.

Транскрипция учун зарур:

1.транскрипцияга учрайдиган ДНК булаги

2. рибонуклеозидтрифосфатлар (АТФ, ГТФ, УТФ, ЦТФ)

3. ДНКга боглик -РНК полимераза.

Транскрипция механизми

3 боскичдан иборат:

1.инициация

2.элонгация

3.терминация

Инициация промоторга ДНК-га боглик РНК-полимераза бирикиши натижасида содир булади. Эукариотларда учта РНК-полимераза I, II, III бор. Бу оксиллар бир неча суббирликдан иборат булиб, бир-биридан транскрипция спцификлиги билан фаркланади.

РНК-полимераза I рРНК генларининг транскрипциясига жавобгар.

РНК-полимераза II – тРНК ва 5SрРНК.

РНК-полимераза III –иРНК утмишдошларининг синтезига.

РНК-полимераза доимо полинуклеотид занжирни 5¹ 3¹ йуналишида узайтиради, шунинг учун 5¹ –охир хар доим трифосфат (ф-ф-ф), 3¹ охир эркин ОН саклайди. Барча РНК занжирлари синтези ёки фффАдан, ёки фффГдан бошланади.

Элонгация РНК полимеразанинг колип ДНК юзасида силжиши натижасида вужудга келади. Хар бир кейинги нуклеотид ДНК колипдаги коплементар асос билан богланади, РНК-полимераза уни узаётган РНК занжири билан фосфодиэфир боги ёрдамида боглайди. Элонгация тезлиги 1 секундда 40-50 нуклеотидга тенг.

Терминация РНК полимераза ДНКдаги стоп-сигналлар хисобланган нуклеотид кетма-кетликларига етгандан кейин содир булади. Транскриптонда шундай стоп-сигналлар булиб поли(А) кетма-кетликлар хисобланади. Махсус терминация фактори – Q фактор топилган, у оксил булиб транскрипцияни узади.

Синтезланган РНК ДНКдан ажралади ва у ДНК транскриптонининг тулик нусхасидир. Демак янги синтезланган РНКда ахборот сакловчи ва ахборот сакламайдиган кисмлар мавжуд. Шунинг учун бирламчи транскрипт РНКнинг утмишдоши деб аталади.

Транскрипциядан кейинги даврда РНК етилади.

РНКнинг 3 хил утмишдошлари тафовут этилади:

1. мРНК утмишдоши ёки гетероген ядро РНКси (гяРНК).

2. рРНК утмишдоши

3. тРНК утмишдоши

Ядрода РНКнинг барча утмишдошлари транскрипциядан кейинги етилиш ёки процессинг боскичини утайдилар. У уз ичига куйдаги боскичларни камраб олади:

4. 
   пре-РНКдан ахборотсиз кисмларни узиб ташлаш
   
5. 
   узилган ахборотли кисмларни бириктириш – сплайсинг
   
6. 
   РНК 5¹ва 3¹ охирларини модификация килиш.
   

Сплайсинг – экзонларнинг ферментатив бирикиши.

Етилган тРНК шаклларининг пайдо булиши нуклеазалар ёрдамида узиб ташлашдан ташкари пурин ва пиримидин асосларини модификацияга учрашини талаб этади. Бундай модификация уз ичига 60 ва ундан ортик реакцияларни камраб олади.

Пурин ва пиримидин асослари модификацияланганда метилланиш, куш богларнинг туйинтирилиши (С-5 ва С-6) ва х.к. амалга оширилади. Мисол сифатида тирозин т-РНКнинг етилишини келтириш мумкин. Унинг утмишдоши 129та нуклеотид саклайди, яъни етилган т_РНКга нисбатан 44та купрок нуклеотид саклайди. Фрагментларнинг узилиши нуклеаза ёрдамида амалга оширилади.

Барча етилган РНКлар ядродан цитоплазмага оксиллар билан комплекс холатида транспортланади, оксиллар уларни парчаланишдан саклайди ва утказилишини енгиллаштиради.

5.5.Оксил биосинтези (трансляция). Генетик код, унинг таркиби, генетик кодни очишдаги тажрибаларнинг ахамияти.

Бир ген – бир оксил (бир цистрон – бир полипептид занжир) концепцияси маълум ферментнинг синтезланишини назорат килувчи геннинг йуклигидан келиб чикувчи наслий метаболик етишмовчиликларни урганиш натижасида келиб чикади. Бундай наслий касалликларга: фенилкетонурия, тирозиноз, альбинизм ва бошкалар киради. Буларда геннинг узгариши метаболик етишмовчиликка олиб келади. Бир геннинг мутацичси бир специфик фермент активлигининг йуколишига олиб келади. Бу маълумотлар “бир ген-бир фермент” концепсиясини таклиф этишаг асос булди. Бундай текширишлар мутант вируслар, бактериялар, юкори усимлик ва хайвонларда утказилган. Хозирги вактда бу концепция ”бир ген – бир полипептид занжир” деб узгартирилган, чунки куп занжирли оксиллар хар хил хромосомаларда жойлашган бир неча генлар назоратида синтезланадилар.

ДНК ва полипептид занжир коллинеардир, яъни аминокислота кодларини ДНКда жойлашиш тартиби аминокислотанинг оксил полипептид занжирида жойлашиш тартиби билан бир хил булади. Бу иРНК учун хам таъалуклидир. Генетик хаританинг ва аминокислота кетма-кетлигининг катъий коллинеарлиги триптофансинтетазанинг структурасини урганишда аникланган.

Генетик ахборотни утказиш 3 боскичда боради:

1. Репликация – ДНКдан янги ухшаш ДНК нусхасини хосил килиш.

2. Транскрипция –ДНКдан генетик ахборотни мРНКга кучирилиши.

3. Трансляция –мРНКдан ахборотни оксил структурасига утказиш.