O’zbekiston respublikasi oliy ta’lim, fan va innovatsiyalar vazirligi guliston davlat universiteti «biologiyа»

Tadqiqot natijalari. Dastlab tadqiqotni amalga oshirish ushun g‘o’za xromosomalariga xos bo’lgan SSR mikrosatellit markerlari dunj adabijtlari asosida tanlab olinib, ularning paneli yaratib olindi.
13- labaratoriya mashg’uloti
Mavzu. Nuklein kislotalar va ularning irsiyatdagi roli hamda ularni ajratish usullari.
Darsning maqsadi. Tirik organizm tarkibiga kiruvchi molekulalar orasida organik moddalar ko’proq boladi. Organik birikmalarning molekulalari har xil bo’lib, ko’pchiligi juda murakkabdir. Ulardan biri tirik hujayra uchun qurilish materiali bo’lib xizmat qilsa, boshqasi hujayrani funksional ishlashi uchun energiya bilan taminlaydi, uchinchisi esa hujayrada kechadigan reaksiyalarni boshqarishda muhim rol oynaydi.
Juda murrakkab organik molekulalar qatoriga uglevodlar, lipidlar, oqsillar va nuklein kislotalarni kiritish mumkin. Bu molekulalar yirik makromolekulalar hisoblanadi. Bu makromolekulalarning har birining o’ziga xos tuzilish va funksiyalarga bo’ladilar. Karbonsuvlar va lipidlar hayotning barcha formalari uchun asosiy kimyoviy energiya manbai bolib xizmat qiladi. Oqsillar tirik hujayraning tuzilish elementlari bolib, yana ular katalizator sifatida va hujayralararo jarayonni boshqarishda katta ahamiyatga ega. Nuklein kislotalar nasliy axborotlarni saqlashda, uzatishda birlamchi rol o’ynaydi va maxsus oqsillar hamda boshqa moddalar sintezida juda keraklidir. Murakkab makromolekulalar juda ko’p sonli oddiy molekulalardan tuzilgan, nisbatan uncha katta bolmagan molekulalar qurilish materiallari bolib xizmat qiladi va bir-birlari bilan uzun zanjirlar orqali birikkan boladi. Oqsil nomi tuxum oqi nomidan kelib chiqqan
sodda atama. Oqsillar haqida XIX asrning ikkinchi yarmida va XX asrning birinchi choragida olingan malumotlar, asosan, gidroliz qilish yoli bilan ular tarkibiga kiradigan aminokislotalarni aniqlash va songra oqsil tarkibida peptid shaklida boglanishni belgilash bilan chegaralanadi. Oqsillar biologiyasi soxasidagi bu boshlangich malumotlarni olishda mashhur rus olimi A.Y. Danilevskiy (1838-1923), nemis olimi Emil Fisherning (1852 – 1919) tadqiqotlari katta axamiyatga ega boldi. Nuklein kislotalarni birinchi bo’lib, yangi biologik modda sifatida 1868-yilda
shvetsariyalik biolog olim Fridrix Misher tomonidan kashf qilingan. U yiringlash jarayoni sababchisi bo’lgan qon elementi leykositlar yadrosidan ajratib olingan fosforga boy birikmaga ”nuklein’’, deb nom bergan. Nuklein kislotalar tarkibida fosfat kislota qoldig’i bo’lgani uchun kislota nomi berilgan. 1891-yilda nemis olimi Kossel
nuklein kislotani gidrolizlab, uning 3 xil kompanentdan iborat ekanligini aniqladi. Тriplet Krik ifodasiga ko’ra kodon deb nomlangan.
1953-yilda Gamov (AQSh) genetik kod 3 ta nukleotid to’plamdan (triplet koddan) tashkil topgan bo’lishi kerak, degan g’oyani ilgari surdi. Haqiqatdan ham, bunda 4 xil nukleotid yordamida 64 ta kombinatsiya hosil qilish
mumkin. 1961-yil boshlarida ingliz olimi Krik genetik kod muammosining matematik analiziga asoslanib, kod haqiqatda ham tripletli xarakterga ega, degan xulosaga kelgan.
ХХ asrning 2-yarmida ko’plab mamlakatlarda o’limga sababchi bo’lgan turli yuqumli kasalliklar (vabo, o’lat, chechak) yo’qotildi. Ammo keyingi vaqtda
yuqumli kasalliklar kamaygan bo’lsa, rak, yurak-qon tomir sistemalarining jarohatlanishi, moddalar almashinuvi, ruhiy va nasliy (irsiy) kabi kasalliklar juda ham ko’payib bormoqda. Тirik sistemalarning strukturaviy tuzilishi,
funksiyasi mukammal o’rganilgandagina, kasalliklarning tabiati to’g’ri aniqlanib, davolanadi hamda kasalliklarning oldini olish mumkin bo’ladi.
Nuklein kislotalar yuqori molekulali birikmalardir. Nuklein kislotalar boshqa polimerlarga xos boimagan qator muhim biologik funksiyalarni bajaradilar, ulaming asosiylari quyidagilar: irsiy axborotning saqlanishi va
o‘tkazilishini ta’minlash, hujayra-barcha oqsillari sintezini programmalash orqali axborotni o'tkazish mexanizmida bevosita ishtirok etadi. Nuklein kislotalami Struktur tarkibiy qismlari kofaktor, allosterik effektor vazifasini
bajarib, kofermentlar tarkibida, modda almashinuvida, energiyani hosil boiishi, o‘tkazilishida, saqlanishida bevosita ishtirok etadi. Ikki xil nuklein kislota - DNK I(dezoksiribonuklein) va RNK (ribonuklein) tafovut qilinadi.
Odam hujayralaridagi DNK molekulalarining uzunligi bir necha santimetrdir. Har bir xromosoma DNKsi nihoyat darajada katta bo’lgan bir molekuladan yoki kamgina sondagi shunday molekulalardan iborat bo’lishi mumkin.
Odamning 23 juft xromosomalaridagi DNKning umumiy uzunligi taxminan 1,5 mga teng. RNK molekulalari kaltaroqdir: ulaming uzunligi odatda O.01 mmdan ortmaydi.
DNK asosan hujayra yadrosida, xromatin tarkibida bo'ladi. Mitoxondriyalarda DNK oz miqdorda bo'ladi. RNK hujayraning hamma qismlarida bo'ladi va u hujayra umumiy massasini 5-10% ini tashkil etadi. Nuklein kislotaiar nukleotidlaming polimerlaridir. Nukleotidlar uch tarkibiy qismdan - pirimidin yoki purin asosi, pentoza
va fosfat kislotadan tuzilgan. Purin va pirimidin tuzilishining asosida 2 ta aromatik geterotsiklik birikmalar – purin va pirimidin yotadi. Purin molekulasi ikkita kondensirlangan halqa - pirimidin va imidazoldan tarkib topgan. Asosiy pirimidin asoslaridan tashqari nuklein kislotalar tarkibida minor pirimidin asoslar: metil- va oksimetilsitozin, digidrouronil, psevdouridin, 1-metiluronil va boshqalar uchraydi. TRNK tnolekulasida 10% gacha minor asoslar uchraydi, ular fiziologik ahamiyatga ega
bo’lib, RNK molekulasini - gidrolitik fermentlar ta’siridan himoya qiladi. DNK va RNK makromolekulasining fazoviy tuzilishida nukleotidlarning ketma-ket joylashishi 1-lamchi strukturani hosil qiladi. Ularning spiral hosil qilishi 2-lamchi va 3-lamchi strukturasiga bog’liq. DNK tarkibidagi nukleotidlarning o’zaro munosabati ma’lum qonuniyatlarga bo’ysunadi. Bu qonuniyatlarni dastlab amerikalik olim Chargaff aniqlagan bolib, Chargaff qoidasi deb ataladi. Bu qoida quyidagicha:
Adeninning molyar miqdori timinning molyar miqdoriga yoki ularning nisbati 1 ga teng: A = Т yoki A/Т = 1
2. DNK tarkibidagi guaninning molyar miqdori sitozinning molyar miqdoriga yoki ularning nisbati 1 ga teng: G=S yoki G/S = 1
3. DNKdagi purin asoslarining yig’indisi pirimidin asoslari yig’indisiga teng:
A+G= Т+S yoki A+G/Т+S=1
4. Purin va pirimidin asoslarining oltinchi uglerod atomidagi amin va keto gruppalari bir-biriga teng: G+S = A+S yoki G+Т/A+S = 1
5. DNK tarkibidagi guanin va sitozinning molyar konsentratsiyasi yig’indisining adenin va timinning molyar konsentratsiyasi yig’indisiga nisbatan G+S/ A+Т o’zgaruvchan bo’ladi. Hayvonlar, o’simliklar va mikroorganizmlar DNK sidagi bu nisbat har xil bo’lganligi uchun u tur spetsifikligi koeffitsienti deb ataladi.
Ba’zi turlar DNK sidagi adenin bilan timinning yig’indisi guanin va sitozinning yig’indisidan ortiq yoki spetsifiklik koeffitsienti 1 dan kichik bo’ladi. Bunday DNK AТ tipga kiradi. Boshqa turga kiradigan organizmlarda esa aksincha, guanin va sitozinning yig’indisi adenin bilan timinning yig’indisidan ortiq yoki spetsifiklik koeffitsienti 1 dan katta boladi. Bunday DNK GS tipga mansub boladi. Bazi nukleotidlar soni teng bolgan DNKlar ham uchraydi.
AТ tipdagi DNK barcha hayvonlarga, o’simliklar va ko’pchilik mikroorganizmlarga xos. GS tipdagi DNK hayvonlar bilan yuksak o’simliklarda butunlay uchramaydi, ammo mikroorganizmlarda, ayniqsa bakteriyalarda
keng tarqalgan.
Тurli sistematik gruppalarga mansub bolgan organizmlar DNKsining nukleotidli tarkibi ozgarib turadi. Suv o’tlar, zamburuglar, ayniqsa bakteriyalarda spetsifiklik koeffitsienti 0,45 dan 1,80 gacha ozgaradi. DNKning spetsifiklik koeffitsienti sistematik belgilaridan bo’lib xizmat qiladi.
Chargaff qoidasiga kora, A=Т, G=S, demak A+G=Т+S, ya’ni purinli nukleotidlar soni pirimidinli nukleotidlar soniga teng. DNK nukleotid tarkibida shunday xususiyatga ega, bunday munosabatlar RNK ga xos emas.
Mana shu qoidaga asoslanib, 1953-yilda Uotson va Krik DNK ning tuzilishi modelini yaratdi. Bu modelning asosiy xususiyatlari quyidagilardan iborat: DNK molekulasi antiparallel ravishda yo’nalgan va boshidan oxirigacha vodorod bog’lari bilan bir-biriga
bog’langan ikkita polinukleotid zanjirlaridan tuzilgan (mononukleotidlarning har biri vodorod bog’lari hosil qilishda qatnashadi).
Zanjirlar orasidagi vodorod bog’lari bir zanjir adenin qoldig’ining ikkinchi zanjir timin qoldig’i bilan (AТ jufti bilan) va bir zanjirning guanin qoldig’i ikkinchi zanjir sitozin qoldig’i (G…S jufti) ning o’ziga xos tarzda
o’zaro ta’sir qilishi hisobiga hosil bo’ladi. DNK molekulasi bir zanjirning 1-lamchi strukturani 2-lamchi zanjir 1-lamchi strukturasiga komlementardir.
Ajratib olinib, tozalangan DNK va RNK maxsus sharoitda kislota (DNK) va ishqor (RNK) ta’sirida gidrolizlanadi. Ko’pincha gidrolizlanish polinukleotidlardagi fosfodoefir bog’larini uzadigan maxsus fermentlar nukleazalar ishtirokida bajariladi. Gidroliz natijasida nuklein kislotaning struktura monomerlari – azot asosi,
pentoza va fosfat kislota qoldiqlaridan iborat bo’ladi. Nuklein kislota tarkibiga kiruvchi har bir nukleotid uchta birikmani o’z ichiga oladi: azot asoslari, monosaxarid pentoza, fosfat kislota qoldig’i. Nuklein kislotalarga ikkita pentoza kiradi: riboza va dezeksiriboza. Nuklein kislotalar tarkibidagi nukleotidlarga qaysi karbon suv kirishiga
qarab ikki guruhga bo’linadi: dezoksiribonuklein kislotasi (DNK) va ribonuklein kislota (RNK).
Nuklein kislota tarkibida 5 ta azot asoslari aniqlangan bo’lib, shundan ikkitasi adenin va guanin barcha nuklein kislotalar tarkibiga kiradi, hamda purin birikmasining geterosiklik hosilasi hisoblanadi, shuning uchun ularni purin asoslari deb yuritiladi. Uchta azot asoslari uratsil, timin, sitozin pirimidin asoslari hisoblanib, olti
a’zoli geterosiklik halqasida ikkita atom azot bor va primidin asoslari deb yuritiladi.
Nuklein kislotalar tarkibida A, S, G, U, T dan tashqari boshqa azot asoslari ham uchraydi. Ularning miqdor yuqorida ko’rsatilgan asoslarga nisbatan ancha kam. Shuning uchun ham ular kamdan-kam uchraydigan asoslar
yoki minor asoslar deb ataladi.