ДНҚ репликациясы механизмі. Мезелсон мен Сталь эксперименттері. Чаргафф ережесі. Биология, 10 сынып, дидактикалық материал.

ДНҚ молекуласының құрылымын анықтауда Э. Чаргафф нақтылаған заңдылықтың маңызы өте зор. Ол заңдылыққа сәйкес: 1) ДНҚ-ның құрамындағы пуринді негіздік нуклеотидтердің жиынтық саны пиримидинді негіздік нуклеотидтердің жиынтық санына әрқашан тең болады, яғни А+Г = Т+Ц; 2) адениннің сандық мөлшері тиминдікіне, ал гуаниннің сандық мөлшері цитозинге тең; 3) 6-жағдайындағы орында кето тобы бар негіз мөлшері 6-жағдайындағы орында амин тобы бар негіз мөлшеріне тең, яғни Г + Т = А + Ц; 4) ДНҚ құрылысын анықтауға М.Уилкинсон мен Р. Франклин 1953 ж жүргізген рентгенструктуралық зерттеулері үлкен үлес қосты. ДНҚ молекуласы бір-бірінен 0,34 нм қашықтықта орналасып, қайталанып отыратын элементтерден тұратындығы анықталды.

Э.Чаргаффтың ережесіне және ДНҚ кристалдарының рентгенструктуралық талдамасына сүйене отырып Д. Уотсон мен Ф. Крик 1953 ж ДНҚ-ның құрылысына толық сипаттама берді.

Чаргаф ережесі - сандық арақатынастарды азотты түптің түрлі үлгілерінің арасында ДНК суреттеуші эмпиризмдік айқында жүйесі. Эрвин Чаргаффтың биохимик тобының жұмысының нәтижесінде 1949-1951 ж. болды. Чаргаффтың биохимиктар тобының жұмыстарына дейін " тетрануклеотитті " теория, кейіннен ДНҚ бөлек төрт түрлі азотты негізден(аденин, тимин, гуанин және цитозин) тұрады. Чаргаффқа және қызметкерлергіне ДНҚ нуклеотидтарын бөліп алу арқылы, қағаздың хроматографиясының және өзге нуклеотидының арасындағы нақты сандық арақатынастарын анықтады. Олар бірталай эквимолярлықтан ерекшелендіы, мұны күтуге болатын еді, егер барлық төрт негіздің тең пропорцияларда көрсетілгенде. Чаргаффсәйкесінше, аденин(А), тимин(Т), гуанин(Г) жәнецитозин(Ц).

Чаргаффережесі :

• Аденин саны тиминге, ал гуанин саны цитозингетең: A=T , Г=Ц.
• Пуринаның саны пиримидинніңсанынатең А+Г=Т+Ц.
• Аминогруппаның 6 жағдайдатеңнегіздің саны мен кетогруппаның 6 жағдайда: А+Ц=Т+Г, біргесәйкесінше (A+Т) :(Г+Ц) ДНҚ-ныңәртүрлібөлектүрліболуымүмкін. Олардыңбіреулеріжұптартабады АТ , өзгелері ГЦ.

Чаргаффтыңережесірентгеноструктуралықанализдыңдеректерлерімен, Дж. Уотсон жәнеФрэнсисКриконның ДНҚ құрылымныңтүсіндіруддешешушірөлдіатқарды.

1940 жылдыңаяғындаамерикалық биохимик Э.Чаргафф (1905 ж.т.) әртүрліорганизмдердің ДНҚ молекуласынаталдаужасап, оныңқұрамындағы А мен Т, Г мен Ц негіздерініңмолярлықмөлшерітеңекенінкөрсетті (бұныЧаргаффережесідепатайды).

ДНҚ молекуласыныңқұрамынапентозаныңөкіліретіндедезоксирибоза, ал пуриндікнегіздерденаденин (А) және гуанин (Г), пиримидиндікнегіздерден - тимин (Т) жәнецитозин (Ц) кіреді. ДНҚ құрамынакіретінпуриндікжәнепиримидиндікнегіздердің сан жағынанбелгілібірзаңдылыққабағынатын Э. Чаргафф (1949) ашты. Оны Э. Чаргаффережесідепатады:

1.Пуриндікнегіздердің саны пиримидиндікнегіздердіңсанынатең (А+ Г = Т + Ц);

2.Аденин саны тиминсанынатең, ал гуанин саны цитозинніңсанынатең (А=Т; Г=Ц);

3.Алтыншы көміртегіндегі a-амин тобының саны, солкөміртегіндегі кето тобыныңсанынатең;

4. Аденин мен тиминніңқосындысы гуанин мен цитозинніңқосындысынатең: ( S(А+Т) = S (Г+Ц).

Соңғыереже тек микробтардың ( ДНК Е.Соlli.) организмінетән. Әртектіорганизмненалынған ДНҚ препараты А+Т және Г+Ц арақатынасыменсипатталады. Адам үшінбұларақатынас 1,5; іріқарада — 1,3; Е. Соlliүшін – 1,0. Әрбіртүрде ДНҚ-ныңнуклеотидтікқұрамыәртүрлі, бірақбірорганизмдеоныңжасынажәнеәртүрліфизиологиялықкүйінеқарамастанклеткалардыңбарлығында да ДНҚ саны бірдеймөлшердеболады. ДНҚ мөлшері тек қанаклетканыңатқаратынфункциясынабайланысты. Сперматозоидтардаклетканыңқұрғақмассасының 60% ДНҚ болыпкеледі. Басқакөптегенклеткаларда 1 ден 10% құрайды. ДНҚ-ныңең аз кездесетінжеріқаңқабұлшықеттерінде - 0,2% (клетканыңқұрғақсалмағынаесептегенде).

ДНҚ-ныңполиморфизмі.Уотсон-Крик ұсынған структура ДНҚ-ның В-формасыдепаталады. В-форма физиологиялықжағдайдағытұрақты структура депесептеледі. Соныменқатар ДНҚ-ның А- және Z-формалары да болады. Ылғалдылықтөменболғанкезде ДНҚ А-фоормасынаенеді. ДНҚ-ның Z-формасыпрокариоттар мен эукариоттардакездеседі. Оныңмолекуласыныңқаңқасы зигзаг тәріздіболыпкеледі. Осы формадағы ДНҚ-бөлімдерігендердіңжұмысынреттейдідегенболжам бар.