ДНҚ құрылысы мен оның қызметі. Биология, 10 сынып, дидактикалық материал.

ДНҚ репликациясы

 ДНҚ молекуласының құрылымын ашып көрсету оның клеткадағы репликациялану (екі еселену) принципін түсіндіруге мүмкіндік туғызды. Уотсон-Крик үлгісіне сәйкес ДНҚ-ның әр тізбегі жаңа комплементарлы тізбектің түзілуінде матрица қызметін атқарады, ал сол тізбектегі азотты негіздердің орналасу реті матрица тізбегіндегі комплементарлы негіздердің орналасу ретіне сай болады. Нәтижесінде бір қос тізбекті молекуланың негізінде бір-біріне ұқсас екі қос тізбекті молекулалар пайда болады және олардың әрқайсысының бір тізбегі бұрынғы ескі, ал екіншісі жаңадан түзілген болып табылады. ДНҚ репликациясының мұндай жолы жартылай консервативті деп аталады (1.1-сурет).

 М.Мезельсон мен Ф.Стальдің (1958) тәжірибелері үлгі бойынша жасалған болжамдарға сәйкес ДНҚ репликациясы жартылай консервативті жолмен жүретіндігін көрсетті.

 1.1-сурет. ДНҚ-ның жартылай консервативті репликациясы

 ДНҚ-ның әрбір жаңа молекуласы ата-анасының қос тізбекті спиральінен берілген бір ескі (консервативті) тізбектен және бір жаңа түзілген тізбектен тұрады. Олар E.сoli клеткаларын азотты (¹⁵N) ортада өсірген. Азоттың бұл ауыр изотопы ДНҚ құрамына еніп таңба қызметін атқарған. Өсіру кезінде бактериялардың бірнеше ұрпақтары генерация алмасқан, соңында барлық клеткалардың ДНҚ-да ¹⁵N–азоттың ауыр изотопы болған. Содан соң бактериялар азоттың жеңіл изотопы ¹⁴N бар қоректік ортаға ауыстырылған. ДНҚ репликациясы мен клетканың бөлінуінен кейін бірнеше уақыт өткеннен соң клеткалардың жаңа генерацияларының үлгілері таңдалынып алынып олардағы ¹⁵N мен ¹⁴N изотоптарының таралу мөлшері анықталған.

 ДНҚ-ның осы екі түрінің қоспасын тығыздығына қарай центрифугалаған кезде тез ажыратылады. Нәтижелері 1.2-суретте берілген. ¹⁴N ортада өсірілген бірінші бөлінуден кейінгі культураның тығыздығы ¹⁵N-ДНҚ мен ¹⁴N-ДНҚ-ның аралығында болады. Екінші бөлінуден кейін ¹⁴N ортада өсірілген клеткалардың жартысы ¹⁴N-ДНҚ, ал екінші жартысы (¹⁴N-¹⁵N)-ДНҚ (аралық тығыздық) болады. Үшінші бөлінуден соң ¹⁴N ортада ДНҚ-ның ¾ бөлігі ¹⁴N ДНҚ-ның тығыздығына тең болады, ал ¼ бөлігі аралық тығыздықты сақтады. Генерациялар саны мен ДНҚ тығыздығының арақатынасы репликацияның жартылай консервативті типіне сәйкес келген.

1.2-сурет. ДНҚ репликациясының жартылай консервативті механизмін көрсететін Мезельсон мен Стальдің тәжірибесі.