-сурет. Белок молекуласы химиялық реакцияның каталитигі ретін-

8
1-тарау. Клеткалар мен геномдар
Сонымен, полинуклеотидтер белоктардың аминқышқылдық тізбегін анықтайды. 
Белоктар, өз кезегінде, көптеген реакцияларды катализдейді, соның ішінде, жаңа ДНҚ 
молекуласының түзілу реакциясы да бар. Қазіргі кездегі фундаменталдық көзқарастарға 
сай тірі клетка – тағам қабылдайтын, басқа каталитиктерді түзуге қажетті белоктар мен 
энергияны алу мақсатында тағамды қорытатын және қалдық ретінде түзілген мате- 
риалдарды сыртқа шығарып отыратын, өздігінен репликацияланатын каталитиктердің 
жиынтығы болып табылады (
1.8А-сурет
). Белоктар мен полинуклеотидтерді бір-бірімен 
байланыстыратын кері әсерлі ілмек тірі организмдердің автокаталитикалық, өздігінен 
көбейетін әрекетінің негізін қалайды (
1.8В-сурет
).
1.8-сурет. 
Тіршілік автокаталитикалық процесс ретінде. (A) Клетка өзін репликациялайтын катали-
тиктер жиынтығы ретінде. (Ә) Полинуклеотидтер (нуклеотидтер полимері болып табылатын ДНҚ мен 
РНҚ молекулалары) тізбек ақпаратын, ал белоктар (амин қышқылдарының полимерлері) химиялық 
реакциялардың күрделі жиынтығы арқылы полинуклеотидтер мен дәл сол белоктың қосымша моле-
кулалары синтезіне қажетті каталитикалық функцияларды ұсынады.
Барлық клеткалар РНҚ-ны бірдей жолмен трансляциялайды
1950 жылдары тұқым қуалаудың негізі ретінде ДНҚ-ның қостізбекті құрылымы 
ашылған кезде ДНҚ-дағы ақпараттың белоктар түзілуін қалай анықтайтыны толықтай 
құпия болып келді. Бірақ, сонан кейін зерттеушілер бұл процестің күрделі меха-
низмдерін ашты. Алфавиттің 4 әрпінен тұратын генетикалық ақпараттың белоктардың 
20 әріптік алфавитіне трансляциялануы өте күрделі процесс. Осы трансляцияның ере-
желері бір жағынан қарағанда түсінікті әрі оңтайлы болып көрінгенімен, басқа жағынан 
қарағанда, оның барлық организмдерде бірдей болатыны оғаш әрі жөнсіз болып көрінуі 
мүмкін. Кейбір болжамдар бойынша, осындай оғаш қасиеттер тіршілік тарихының ерте 
кезеңдеріндегі орын алған төтенше жағдайларды көрсете алады. Олар тұқым қуалау 
жолымен берілген, тірі организмдерге терең сіңіп, өлгенге дейін еш өзгермейтін ең ба- 
йырғы организмдердің кездейсоқ қасиеттерінен шығады. 
Матрицалық РНҚ молекуласындағы ақпарат бір мезгілде үш нуклеотидтік топтармен 
оқылады: әр нуклеотид триплеті немесе кодон сәйкес белоктың жеке амин қышқылын 
анықтайды (кодтайды). Төрт нуклеотидтерден құрылатын кодондар саны 4
3
болған-
дықтан табиғатта әртүрлі 64 кодон кездеседі. Ал, табиғатта тек 20 амин қышқылы ғана 
кездеседі. Бұл жағдай бір амин қышқылын бірнеше кодон кодтайтынын көрсетеді. Гене-
тикалық код РНҚ-ның тасымалдаушы РНҚ-лар (тРНҚ-лар) деп аталатын кіші молеку-

ЖЕР БЕТІНДЕГІ БАРЛЫҚ КЛЕТКАЛАРДЫҢ ОРТАҚ ҚАСИЕТТЕРІ
9
лаларымен оқылады. тРНҚ-ның әр типі бір ұшымен спецификалық амин қышқылымен 
байланысады, ал екінші ұшында, жұп нуклеотидтер түзу көмегімен, мРНҚ-дағы белгілі 
бір кодонды танитын антикодон атты арнайы үш нуклеотидтік арнайы тізбегі болады. 
тРНҚ-лардың мРНҚ-ның құрамындағы А, Г, Ц және У нуклеотидтеріндегі ақпаратты 
белок молекуласындағы амин қышқылдардың спецификалық тізбегіне трансляциялау- 
дың таңғажайып химиясы рибосома деп аталатын рибосомалық РНҚ мен белоктан 
тұратын үлкен мультимолекулалы құрылымда іске асады. Осы процестердің барлығы 
толығырақ 6-тарауда қарастырылған. 
Әр белок жеке спецификалық генмен кодталады
ДНҚ – өте үлкен, құрамында мыңдаған белоктардың қасиеттері болатын молекула. 
ДНҚ-дағы спецификалық тізбектер әр белок бойынша ақпараттың басталуы мен 
аяқталуын анықтайтын тыныс белгілері ретінде қызмет етеді. ДНҚ тізбектерінің жеке 
сегменттері әртүрлі белоктарды кодтайтын бөлек мРНҚ-ларға транскрипцияланады. 
ДНҚ-ның осындай әрбір сегменті бір генді анықтайды. Осы жағдайдың күрделігіне 
бір ДНҚ сегментінен транскрипцияланған РНҚ молекуласы бірнеше жолмен процес-
сингке ұшырай алатынын және нәтижесінде белоктың альтернативті формаларының 
түзіле алатындығын жатқызуға болады. Әсіресе осы жағдай өсімдіктер мен жануарлар 
сияқты күрделі организмдерде орын алады. Сонымен қатар, кейбір ДНҚ сегменттерін 
трансляцияланбайтын, бірақ каталитикалық, реттегіштік немесе құрылымдық қасиетке 
ие болатын береді, осы сегменттер де ген болып саналады. Өз алдында, ген бір белокқа 
немесе альтернативті белок варианттарына немесе каталитикалық, реттегіштік немесе 
құрылымдық қасиеті бар жалғыз РНҚ молекуласына сай болатын ДНҚ тізбегінің сег-
менті болып табылады. 
Барлық клеткаларда, жеке гендердің экспрессиясы реттеліп отырады: барлық уақыт-
та өзінің барлық белоктарын толықтай өндірумен қатар клеткалар өз қажеттіліктеріне 
сай әртүрлі гендердің транскрипциясы мен трансляциясы деңгейлерін тәуелсіз түрде 
қадағалайды. Реттегіш ДНҚ тізбектері белоктарды кодтайтын сегменттер арасында 
таралады және осындай кодтамайтын аудандар жергілікті транскрипция деңгейін қа-
дағалайтын спецификалық белоктармен байланысады. Реттегіш ДНҚ-ның саны мен 
ұйымдасуы организм кластарының арасында әртүрлі, бірақ негізгі стратегиясы бірдей 
болады. Осы жолмен барлық ДНҚ тізбегіндегі генетикалық ақпараты болатын клетка 
геномы клеткалық белоктардың табиғатын ғана емес, сонымен қатар олардың қашан 
және қайда синтезделу керектігін қадағалайды. 
Тіршілік бос энергияны қажет етеді
Тірі клетка химиялық тепе-теңдіктен тыс әрекет ететін динамикалық химиялық жүйе 
болып табылады. Клетка өсуі мен өзінің көшірмесін жасау үшін сыртқы ортадан бос 
энергиямен қатар синтездеу реакцияларын іске асыру үшін шикізат материалдарын 
алып отыруы тиіс. Бос энергияны тұтыну тіршілік үшін түбегейлі процесс болып та-
былады. Бұл процесс тоқтаған кезде клетка химиялық тепе-теңдікке қарай жақындайды 
да, келешекте өледі.
Генетикалық ақпарат және осы ақпаратты көбейту немесе таратуға қажетті бос энер-
гия да тіршілік үшін өте маңызды. Мысалы, көлемі бір бит құрайтын, иә/жоқ мәнін бір-
дей таңдауға негізделген ақпаратты анықтау үшін қажетті бос энергия мөлшері тіркеле 
алады. Сандық қатынастар терең түсінуді қажет етеді және ол «бос энергия» терминінің 
нақты сипаттамасына тәуелді болады.

жүктеу/скачать 52,26 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: