Oqsil biosintezi va DNK

Oqsil biosintezi — plastik almashinuvning (assimilyatsiyaning) eng muhim jarayoni: DNKda yozilgan irsiy axborot oqsildagi aminokislotalar ketma-ketligiga aylanadi. Oqsillar esa hujayrada ferment, qurilish materiali, tashuvchi, gormon va himoya vazifalarini bajaradi — ya’ni organizm belgilarini aynan oqsillar namoyon qiladi. Axborot oqimi quyidagicha boradi: DNK → i-RNK → oqsil. Bu mavzu genetika, mutatsiyalar va biotexnologiyaning asosi. Imtihonda komplementar zanjirni, i-RNK va aminokislotalar ketma-ketligini topish, nukleotidlar va aminokislotalar soni, gen uzunligi va massasi bo‘yicha masalalar keladi.

§1. Nuklein kislotalar: qisqacha takror

DNK — ikki zanjirli spiral (J. Uotson va F. Krik, 1953). Nukleotid tarkibi: dezoksiriboza, fosfat qoldig‘i va azotli asos — A (adenin), T (timin), G (guanin), C (sitozin). Zanjirlar o‘zaro komplementarlik asosida vodorod bog‘lar bilan birikadi:

Chargaff qoidasi: DNKda A = T, G = C, demak A + G = T + C (purinlar = pirimidinlar).

RNK — bir zanjirli; uglevodi riboza, timin o‘rnida U (uratsil). Turlari: i-RNK (axborot, ma’lumot tashiydi), t-RNK (aminokislota tashiydi, antikodoni bor), r-RNK (ribosoma tarkibida).

Hisob uchun: DNKda bir juft nukleotid orasidagi masofa (spiral bo‘ylab) 0,34 nm; bitta nukleotidning o‘rtacha massasi taxminan 345 (a.m.b.), bitta aminokislotaning o‘rtacha massasi taxminan 110.

§2. Genetik kod

Gen — bitta polipeptid zanjiri (oqsil) haqidagi axborotni saqlovchi DNK qismi. Aminokislotalar ketma-ketligi nukleotidlar ketma-ketligi bilan yoziladi — bu genetik kod.

• Bitta aminokislotani uchta ketma-ket nukleotid — triplet (i-RNKda kodon) belgilaydi. 4 xil nukleotiddan 4³ = 64 xil triplet tuziladi.
• 61 ta kodon aminokislotalarni belgilaydi, 3 tasi — stop kodonlar (UAA, UAG, UGA) — sintezni to‘xtatadi.
• AUG — start kodon, metionin aminokislotasini belgilaydi; sintez shu kodondan boshlanadi.

Genetik kod xossalari:

• tripletlik — bitta aminokislota = 3 nukleotid;
• aniqlik (spetsifiklik) — har bir kodon faqat bitta aminokislotani belgilaydi;
• ortiqchalik (degeneratsiya) — ko‘p aminokislotalarni 2–6 xil kodon belgilaydi (20 aminokislotaga 61 kodon);
• universallik — kod barcha organizmlarda (bakteriyadan odamgacha) bir xil; gen muhandisligi shunga asoslanadi;
• uzluksizlik va qoplanmaslik — kodonlar orasida "vergul" yo‘q, bitta nukleotid ikki kodonga birdan kirmaydi.

§3. DNK replikatsiyasi

Hujayra bo‘linishidan oldin, interfazaning S davrida, DNK o‘zini ikki hissa oshiradi (reduplikatsiya). Fermentlar qo‘sh spiralni yechib, zanjirlarni ajratadi; DNK-polimeraza har bir eski zanjirga komplementar yangi nukleotidlarni qo‘shib boradi.

Natijada ikkita bir xil DNK hosil bo‘ladi va qiz hujayralar bir xil irsiy axborot oladi. Replikatsiyada xato bo‘lsa — gen mutatsiyasi yuzaga keladi.

§4. Transkripsiya

Transkripsiya ("ko‘chirib yozish") eukariotlarda yadroda boradi. DNK qo‘sh spirali genning bir qismida yechiladi, RNK-polimeraza fermenti DNKning bitta zanjiri — matritsa (transkribsiyalanuvchi) zanjiri — asosida unga komplementar i-RNK sintezlaydi:

Demak, i-RNK DNKning ikkinchi — kodlovchi zanjirini takrorlaydi, faqat T o‘rnida U bo‘ladi.

Eukariotlarda hosil bo‘lgan i-RNK pishib yetiladi (protsessing): genning axborot tashimaydigan qismlari — intronlar — kesib tashlanadi, axborotli qismlar — ekzonlar — ulanadi. Tayyor i-RNK yadro teshiklari orqali sitoplazmaga chiqib, ribosomaga boradi. Prokariotlarda yadro yo‘q, transkripsiya va translyatsiya sitoplazmada deyarli bir vaqtda boradi.

§5. Translyatsiya

Translyatsiya ("tarjima") sitoplazmada, ribosomalarda boradi.

1. Aminokislotalarni faollash: har bir t-RNK maxsus ferment yordamida o‘z aminokislotasini biriktiradi; buning uchun ATF energiyasi sarflanadi.
2. Boshlanish: i-RNK ribosomaning kichik bo‘lagiga birikadi, start kodon AUG ga metionin tashuvchi t-RNK keladi, so‘ng katta bo‘lak qo‘shiladi.
3. Zanjirning uzayishi: ribosomaga navbatdagi kodonga antikodoni komplementar bo‘lgan t-RNK aminokislota olib keladi; qo‘shni aminokislotalar orasida peptid bog‘ hosil bo‘ladi; ribosoma i-RNK bo‘ylab bitta kodonga (3 nukleotidga) siljiydi.
4. Tugash: ribosoma stop kodonga yetganda unga mos t-RNK yo‘q, polipeptid ajralib chiqadi, ribosoma bo‘laklarga ajraladi.

Bitta i-RNKda bir vaqtda bir necha ribosoma ishlashi mumkin — bunday kompleks polisoma deyiladi; shu tufayli bir xil oqsildan ko‘p nusxa tez hosil bo‘ladi. Tayyor polipeptid keyin EPT va Golji apparatida burmalanadi va o‘zgaradi, birlamchi strukturadan uchlamchi va to‘rtlamchi strukturalar shakllanadi.

§6. Masala yechish formulalari

• i-RNK nukleotidlari = aminokislotalar × 3 (stop kodon hisobga olinsa, yana +3).
• DNK (qo‘sh zanjirli gen) nukleotidlari = aminokislotalar × 6.
• Gen uzunligi = bir zanjirdagi nukleotidlar × 0,34 nm.
• Gen massasi ≈ nukleotidlar soni × 345; oqsil massasi ≈ aminokislotalar × 110.
• t-RNK antikodoni i-RNK kodoniga komplementar: kodon GCU → antikodon CGA.
• Translyatsiyada qatnashgan t-RNKlar soni = aminokislotalar soni.

Masalada qaysi zanjir matritsa ekani aytilganini diqqat bilan o‘qing: i-RNK matritsa zanjiriga komplementar.

Misol

DNKning birinchi zanjiri: ATG ACC CAA. Ikkinchi zanjir matritsa bo‘lsa, polipeptid qanday? (AUG — metionin, ACC — treonin, CAA — glutamin)

1. Ikkinchi zanjir birinchiga komplementar: TAC TGG GTT.
2. i-RNK ikkinchi zanjirga komplementar, ya’ni birinchi zanjirni T → U almashtirib takrorlaydi: AUG ACC CAA.
3. Kodonlarni o‘qiymiz: AUG — metionin, ACC — treonin, CAA — glutamin.
4. Javob: metionin — treonin — glutamin.

Misol

Oqsil 150 aminokislotadan iborat. Genning i-RNKsi va DNKsidagi nukleotidlar soni va gen uzunligini toping (stop kodonsiz).

1. i-RNK: 150 × 3 = 450 nukleotid.
2. DNK (ikki zanjir): 450 × 2 = 900 nukleotid.
3. Gen uzunligi bir zanjir bo‘yicha: 450 × 0,34 = 153 nm.
4. Javob: 450 nukleotid, 900 nukleotid, 153 nm.

Misol

DNK fragmentida adenin 20% ni tashkil etadi. Qolgan nukleotidlar ulushini toping.

1. Chargaff qoidasi bo‘yicha T = A = 20%.
2. G + C = 100% − 40% = 60%.
3. G = C = 60% / 2 = 30%.
4. Javob: T — 20%, G — 30%, C — 30%.

O‘zingizni tekshiring

1. Nechta kodon aminokislotani belgilaydi?

2. Eukariotlarda transkripsiya qayerda boradi?

3. DNK matritsa zanjiridagi TAC tripletiga i-RNKda qaysi kodon mos keladi?

4. i-RNK kodoni GCU bo‘lsa, t-RNK antikodoni qanday?

5. 600 nukleotidli i-RNK (stop kodonsiz) nechta aminokislotani kodlaydi?

6. DNKda guanin 15% bo‘lsa, adenin necha foiz?

7. Genetik kodning universalligi nimani bildiradi?

8. 120 aminokislotali oqsil genining uzunligi qancha?

Ko‘p uchraydigan xatolar

• i-RNKga timin (T) yozish — RNKda uning o‘rnida uratsil (U).
• Matritsa zanjirini emas, kodlovchi zanjirni komplementar ko‘chirish.
• Stop kodonni aminokislota deb sanash.
• Transkripsiyani ribosomada deb ko‘rsatish — ribosomada translyatsiya boradi.
• Gen uzunligini hisoblashda ikki zanjirdagi nukleotidlarning hammasini 0,34 ga ko‘paytirish — faqat bir zanjirnikini.
• Replikatsiyani bo‘linish paytida (mitozda) bo‘ladi deb yozish — u interfazaning S davrida.