Ежелгі Жер шарындағы биомолекулалар туралы

Бұл тұрғыдан алғанда, тарихи маңызы бар тәжірибелердің бірі Мил- лер—Юрий тәжірибесі екендігі белгілі. Тәжірибеде жасанды найзағай ретінде электрлік ұшқындар тудырылып, оны Н2, СН4, және ЫН3 пен Н20 қосылыстарынан тұратын жабық жүйеден откізген. Мұндай реакциялар- дан әдетте формальдегид (НСНО), сутегі цианиді (НСМ) сияқты және ақуыздардың құрылымдық бірліктері болып табылатын амин қышқылдары сияқты қарапайым органикалық молекулалар түзіледі. Теориялардың бірі бойынша жоғарыда аталған тектес реакциялар Жер шарындағы ежелгі мұхиттарда орын алған, ал бірқатар зерттеушілердің пікірінше мұндай реак- циялар сол кездегі саз бөлшектердің беткі қабатында жүріп отырған. Әрине, саз балшыққа ұқсас минералды заттар көптеген реакцияларда катализдеуші кызметін атқара алатындығы сөзсіз. Аталып өткен екі теорияның да өз жақтаушылары бар, дегенмен әлі де болса шешілмеген сұрақтарға жауап беру үшін көптеген зерттеулер қажет. Тіршіліктің пайда болуына қатысты соңғы теориялар, ең алғашқы генетикалық молекулалар ретінде ақуыздарды емес, РНҚ-ын қарастыруда, яғни тіршіліктің пайда болуы РНҚ-мен байла- нысты, ал ақуыздар ең алғашқы клеткалар пайда болғаннан кейін түзіліп, дами бастады деген көзқарас қалыптасты. Бүл көзқарас, жоғарыда ата- лып өткен абиотикалық жолмен биомолекулаларды тудыру тәжірибесінің маңыздылығын арттыра түседі. Соңғы тәжірибелер бойынша, нуклеотидтер қарапайым молекулалардан, атап айтқанда қант немесе ақуыз негіздерінің бүтін молекулаларынан емес, олардан түратын қосылыс тізбегінің бір бөлшегінен де түзілуі мүмкін. Мыса- 28 1-ТАРАУ Клеткалардың ңурылымы мен биохимиясы лы, 2-аминооксазол химиялық жағынан өте тұрақсыз, ұшқыр зат. Ол жеңіл буланып, ауада жиналады. Өз кезегінде, жанартаудың атқылауынан бөлінетін фосфаттар 2-аминооксазолмен әрекеттесе отырып нуклеотидтерді түзейді (1.4-сурет). Бұл косылыстар бүгінгі таңдағы РНҚ құрамына кірмейтін нуклео- тидтерден тұрады, себебі мұндай нуклеотидтер, ежелгі Жер шарын қарқынды түрде сәулелендірген ультракүлгін толқындарының әсерінен бұзылып, қазіргі РНҚ-ның құрамдас бөлігіне айналған. Тірі клеткаларды ақуыздар, нуклеин қышқылдары және полисахаридтер сияқты өте үлкен молекулалардан тұратын жиынтық деуге болады. Аталған молекулалар өздерінен ондаған есе кіші молекулалардан тұрады. Бұл ұсақ мо- лекулалар немесе мономерлер бір-бірімен жүздеген, мыңдаған түрде бірігіп, макромолекулаларды немесе полимерлерді түзейді. Мұнда химиял ық тұрғыдан алғанда белсенді, жоғары дәрежедегі оралымды- лыққа ие және бейімшіл болып табылатын көміртегі элементі аса маңызды рөл атқарады. Көміртегі төрт валентті, ол өзді-өзімен және көптеген басқа элемент- термен байланысқа түсіп, аминқышқылдары, нуклеотидтер, моносахарид- тер сиякты әртүрлі мономерлердің пайда болуына мүмкіндік береді. Тіршілік үдерістері н де негізгі рөл атқаратын ақуыздар мен нуклеин қышқылдары болып табылады. Бүгінгі таңдағы клеткаларда аминқышқылдар (мономерлер) поли- мерлену жолымен бірігіп ақуыздарды құраса, нуклеотидтер (бұл да мономерлер) бірігіп нуклеин қышқылдарын құрайды, ал қант мономерлері полимерленіп, полисахаридтер түзіледі. Тәжірибе жүзінде Жер шарының ежелгі жағдайларын тудырып, сол ортада аминқышқылдарды полимерлеу нәтижесінде ақуыз тәрізді полимерлер алынды. Осыған ұқсас тәжірибелерге нуклеотидтер мен қанттарды абиотикалық түрде полимерлеу жатады. Бірақ, оларға қарағанда аминқышқылдары айтарлықтай оңай полимерленеді.

Аминқышқылдары мен нуклеотидтердің бірқатар түрлері бір бірінен жеңіл ажыратылады. Аминқышқылдар өздігінен әрекеттесіп полимерлерді құрауы барысында су бөлініп шығады, ал түзілетін ақуыздың қасиеттері аминқышқыл тізбегінің құрамына тікелей байланысты болады. Сол секілді, мономерлі ну- клеотидтерден тұратын тізбек генетикалық ақпараттың негізін қалайды, басқаша айтқанда, генетикалық кодтың қандай болатыны нуклеотидтік тізбектің құрамына байланысты. Нуклеотидтердің полимерленуінен нук- леин қышқылдары, яғни тұқым қуалайтын молекулалар қүралады (1.5-су- рет). Ал, табиғаты полисахаридтік полимерлердің қасиеттері оларды қүрайтын мономерлердің реттілігіне аса тәуелді емес, яғни мономер тізбегінің құрамы кей жағдайдағана полимер қасиетіне ықпал етеді. Көміртектік мономерлердің 30 1-ТАРАУ Клеткалардың ңурылымы мен биохимиясы реттілігінде ешқандай генетикалық ақпарат жоқ (полисахаридтердегі моно- мерлер арасындағы байланыстың маңызды рөл атқаратын жақтары полиса- харидтерге арналған 16-тарауда талқыланады). Құрылымдық бірліктердің барлығында «басы» және «соңы» болатындығына назар аударыңыз. Олар тіпті мономер деңгейінде де полимердің бағытын анықтайды (1.6-сурет). Мономер тізбегінің полимерлер қасиеттеріне әсер ете алуын басқа да мысалмен түсіндіруге болады. Ферменттер қатарына жататын ақуыздар катализдеуші қасиет көрсетеді, яғни катализделмейтін реакциялар- мен салыстырғанда олар химиялық реакциялардың жылдамдығын жоғарылатады. Тіршіліктің пайда болуы көзқарасы тұрғысынан қарағанда, катализдеуші молекулалар биологиялық қосылыстардың көп мөлшерде түзілуін жеңілдетіп, олардың жинақталуына мүмкіндік берген деуге бо- лады. Бір-бірімен байланысқан молекулалар үлкен топтарға біріккен кезде тірі организмге тән қасиеттері бар күрделі жүйе пайда болады. Құрылымы ретті тәртіпке бағынатын мұндай жүйе өздігінен көбейе алады және басқа жүйелермен қоршаған ортадағы қарапайым органикалық молекулалар үшін бәсекеге түсе алады. Ақуыздардың ең маңызды қызметтерінің бірі катализдік қасиет және белгілі бір ферменттің катализдік белсенділігі оны құрайтын аминқыш қылдардың тізбегіне тікелей байланысты болады. Арнайы реттілікпен байланысқан аминқышқылдардың тізбегі тек ферменттердің емес ақуыздардың барлық түрлерінің қасиеттерін анықтайды. Егер де ақуыздардың катализдік қасиеті бол мағанда организмде жүретін химиял ық реакциял ард ың жылдамдығы тіршілік үдерістері үшін жеткіл іксіз болар еді. Бұл тақырып 6 және 7-тарауларда талқыланады. Бүгінде клеткалардағы ақуыздарды құрайтын аминқышқылдар тізбегінің реті нуклеин қышқылдарындағы нуклеотидтер тізбегінің реттілігімен анықталады. Генетикалық ақпараттың аминқышқылдар тізбегінен тұратын ақпаратқа көшірілуі өте күрделі үдеріс. Нуклеин қышқылдарының бір түрі ДНҚ (дезоксирибонуклеин қышқылы) генетикалық ақпаратты кодтау қызметін атқарады. Генетикалықкод дегеніміз — нуклеин қышқылдарындағы нуклеотидтік тізбек пен ақуыздардағы аминқышқыл тізбегі арасындағы байланыс тілі. Бұл тілдің нәтижесінде барлық тірі жандардың құрылысы мен қызметі туралы ақпарат бір ұрпақтан екінші ұрпаққа беріліп отыра- ды. Генетикалық кодтың қалай жұмыс істейтіндігі бізге жұмбақ емес, деген- мен де толық және түбегейлі түрде түсінікті болған жоқ. Генетикалық код- тау жүйесінің эволюция барысында қалай дамығандығы туралы мәселемен тіршіліктің пайда болуына қатысты теориялар айналысады. Осы сұрақ төңірегінде жаңа көзкарастар туса, генетикалық кодтың қазіргі ұғымы толықтырылып, айқындала түседі.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *