Նուկլեինաթթու

Նուկլեինաթթու (լատին․՝ nucleus՝ միջուկ), բարձրամոլեկուլային օրգանական միացություն, կենսապոլիմեր (պոլինուկլեոտիդ), որը կազմված է նուկլեոտիդներից։ Նուկլեինաթթուներ դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթուն (ԴՆԹ) և ռիբոնուկլեինաթթուն (ՌՆԹ) առկա են բոլոր կենդանի օրգանիզմների բջիջներում։ Նրանք կարևորագույն դերն ունեն ժառանգական ինֆորմացիայի պահպանման, փոխանցման և իրականացման մեջ։

Պարունակվում են բոլոր օրգանիզմների բջիջներում։ Նուկլեինաթթուները հայտնաբերել է շվեյցարացի գիտնական Ֆրիդրիխ Միշերը (1868)։ Տարբերում են նուլեինաթթուների 2 գլխավոր տիպ՝ ռիբոնուկլեինաթթուներ (ՌՆԹ) և uդեզօքսիռիբոնուկլեինաթթուներ (ԴՆԹ)։ Նուկլեինաթթուների մոլեկուլները, նուկլեոտիդներից բաղկացած, երկար պոլիմերային շղթաներ են։ ՌՆԹ-ի կազմի մեջ որպես ածխաջուր մտնում է ռիբոզը, իսկ ազոտային հիմքերն են՝ ադենինը, գուանինը, ցիտոզինը և ուրացիլը, իսկ ԴՆԹ-ն կազմում են համապատասխանաբար դեզօքսիռիբոզը և ադենինը, գուանինը, ցիտոզինը, թիմինը։ Նուկլեինաթթուներում փոքր քանակությամբ հանդիպում են նաև պուրինների և պիրիմիդինների այլ ածանցյալներ՝ մինորային թթվեր։

Հետազոտման պատմություն

Շվեյցարացի գիտնական Ֆրիդրիխ Միշերը ԴՆԹ-ն հայտնաբերել է 1869 թվականին։ Հետագայում նա առաջարկել է, որ նուկլեինաթթուները կարող են որոշակի դեր ունենալ ժառանգականության մեջ^[1]:

1847 թվականին ցլի մկաննեերի հանուկից անջատվել է մի նյութ^[2], որը ստացել է «ինոզինային թթու» անվանումը։ Այն դարձավ առաջին հետազոտված նուկլեինաթթուն։ Հետագա տասնամյակների ընթացքում որոշվեցին նրա քիմիական կառուցվածքի մանրամասները։ 1868 թվականին շվեյցարացի քիմիկոս Ֆրիդրիխ Միշերը որոշ կենսաբանական նյութերի ուսումնասիրության ժամանակ հայտնաբերել է մինչ այդ անհայտ մի նյութ։ Այն պարունակում էր ֆոսֆոր և ուներ վառ արտահայտված թթվային հատկություններ։ Այդ նյութը անվանվեց «նուկլեին»։ Նրան վերագրվեց C₂₉H₄₉N₉O₂₂P₃ քիմիական բանաձևը։ Վիլսոնը ուշադրություն դարձրեց «նուկլեինի» նմանությանը մինչ այդ հայտնաբերած «քրոմատինին», որը քրոմոսոմի գլխավոր բաղադրիչն է։ Առաջարկվեց մի վարկած ժառանգական ինֆորմացիայի փոխանցման մեջ «նուկլեինի» յուրահատուկ դերի մասին։

1889 թվականին Ռիխարդ Ալտմանը ներմուծեց «նուկլեինաթթու» տերմինը, ինչպես նաև մշակեց նուկլեինաթթուներ ստանալու հարմար մի մեթոդ, որը չէր պարունակում սպիտակուցային խառնուրդներ։ Ուսումնասիրելով նուկլեինաթթուների հիմնային հիդրոլիզի ժամանակ առաջացած նյութերը՝ Լևինն ու Ժակոբը անջատեցին նրանց հիմնական բաղադրիչները՝ նուկլեոտիդներն ու նուկլեոզիդները, ինչպես նաև՝ առաջարկեցին նրանց հատկությունները նկարագրող կառուցվածքային խելամիտ բանաձևեր։ 1921 թվականին Լևինը առաջ քաշեց «ԴՆԹ–ի տետրանուկլեոտիդային կառուցվածքի»^[3] մի վարկած, որը հետագայում հերքվեց։ Քիմիկոսները քննադատորեն էին մոտենում մակրոմոլեկուլների գոյությանը, որի արդյունքում էլ ԴՆԹ–ին վերագրեցին ցածր մոլեկուլային զանգվածով կառուցվածք։

1935 թվականին ֆոսֆատազ ֆերմենտի օգնությամբ Կլեյն ու Տանհաուզերը կատարեցին ԴՆԹ–ի նուրբ ֆրագմենտավորում, որի արդյունքում ստացան բյուրեղային վիճակում գտնվող, ԴՆԹ–ի կառուցվածքի մեջ մտնող 4 նուկլեոտիդները^[4]։ Այս բացահայտումը նոր հնարավորություններ ստեղծեց այդ միացությունների կառուցվածքների որոշման համար։ 1940–ական թվականներին Ալեքսանդր Տոդի գլխավորությամբ Քեմբրիջում մի հետազոտական խումբ անցկացնում է նուկլեոտիդների և նուկլեոզիդների քիմիայի ոլորտում լայնածավալ սինթետիկ հետազոտություններ։ Այդ աշխատանքի արդյունքում որոշվեցին նուկլեոտիդների քիմիական կառուցվածքի բոլոր մանրամասները։ Այդ ոլորտում աշխատանքների համար 1957 թվականին Ալեքսանդր Տոդը ստացավ Նոբելյան մրցանակ քիմիայի բնագավառում։

Ավստրիացի կենսաքիմիկոս Էրվին Չարգաֆը հայտնաբերեց նուկլեինաթթուներում տարբեր տեսակի նուկլեոտիդների պարունակման օրինաչափությունները, որոնք հետագայում անվանվեցին Չարգաֆի կանոններ։ 1953 թվականին Վոթսոնի և Կրիկի ջանքերով որոշվեց ԴՆԹ–ի երկրորդային կառուցվածքը՝ երկշղթա պարույրը^[5]։

Անջատման մեթոդներ

Նուկլեինաթթվի գելանման նստվածքը

Բնական աղբյուրներից նուկլեինաթթուներ անջատելու բազմաթիվ մեթոդներ գոյություն ունեն։ Անջատման մեթոդներին առաջադրվող հիմնական նպատակներն են՝ նուկլեինաթթուներից սպիտակուցների արդյունավետ անջատումը և ստացված նյութերի ֆրագմենտացիայի նվազագույն աստիճանը։ ԴՆԹ–ի անջատման դասական մեթոդը նկարագրվել է 1952 թվականին։ Այն առանց էական փոփոխությունների կիրառվում է մինչ այսօր^[6]։ Ուսումնասիրվող կենսաբանական նյութի բջջապատը քանդվում է տարբեր մեթոդներից որևէ մեկի օգնությամբ, իսկ հետո մշակվում են անիոնային դետերգենտի միջոցով։ Այդ դեպքում սպիտակուցները առանձնանում են որպես նստվածք, իսկ նուկլեինաթթուները մնում են ջրային լուծույթում։ ԴՆԹ–ն կարող նստվածք առաջացնել գելի տեսքով, եթե լուծույթին զգուշորեն էթանոլ ավելացնենք։ Ստացված նուկլեինաթթվի կոնցենտրացիան և սպիտակուցների առկայությունը որոշելու համար հաճախ օգտվում են «սպեկտրոֆոտոմետր» կոչվող սարքից, որն ցույց է տալիս լույսի կլանումը նուկլեինաթթուների կողմից 260 նանոմետր ալիքի երկարության դեպքում։

Ֆիզիկական հատկություններ

Նուկլեինաթթուները լավ լուծվում են ջրում, բայց գրեթե անլուծելի են օրգանական լուծիչներում։ Շատ զգայուն են ջերմաստիճանի և թթվայնութայն փոփոխությունների նկատմամբ։ Բնական աղբյուրներից անջատված բարձր մոլեկուլային զանգվածով ԴՆԹ–ները մեխանիկական ուժերի ազդեցության դեպքում կարող են ֆրագմենտավորվել։ Նաև նրանք ֆրագմենտավորվում են «նուկլեազ» կոչվող ֆերմենտների միջոցով։

Կառուցվածք

Նուկլեինաթթուների պոլիմեր մոլեկուլները կոչվում են պոլինուկլեոտիդներ։ Նուկլեոտիդները միմյանց են միանում ֆոսֆոդիեթերային կապի միջոցով։ Քանի որ նուկլեոտիդներում գոյություն ունեն միայն 2 տեսակի շաքարային օղակներ՝ ռիբոզան ու դեզօքսիռիբոզան, ապա գոյություն ունեն միայն 2 տեսակի նուկլեինաթթուներ՝ ԴՆԹ–ն և ՌՆԹ–ն։

ԴՆԹ և ՌՆԹ

ԴՆԹ. Շաքարային օղակը դեզօքսիռիբոզն է, ազոտական հիմքերը՝ գուանինը (G), ցիտոզինը (C), ադենինը (A) և թիմինը (T)։ ԴՆԹ–ն կազմված է 2 հակազուգահեռ նուկլեոտիդային շղթաներից։
ՌՆԹ. Շաքարային օղակը ռիբոզն է, ազոտական հիմքերը՝ գուանինը (G), ցիտոզինը (C), ադենինը (A) և ուրացիլը (U)։ Ռիբոզայի առանձնահատկությունների շնորհիվ ՌՆԹ–ն հաճախ ունի տարբեր երկրորդային և երրորդային կառուցվածքներ, առաջացնելով կոմպլեմենտար տեղամասեր շղթայի տարբեր հատվածների միջև։

Ծանոթագրություններ

↑ Bill Bryson, A Short History of Nearly Everything, Broadway Books, 2005, p. 500.
↑ J. Liebig (1847). «???». Annalen. 62: 257.
↑ P. A. Levene (1921). «???». J. Biol. Chem. 48: 119.
↑ W. Klein, S. J. Thannhauser (1935). «???». Z. physiol. Chem. 231: 96.
↑ J. D. Watson, F. H. C. Crick (1953). «Molecular Structure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid». Nature. 171: 737–738. doi:10.1038/171737a0.
↑ Ernest R. M. Kay, Norman S. Simmons, Alexander L. (1952). «An Improved Preparation of Sodium Desoxyribonucleate». J. Am. Chem. Soc. 74 (7): 1724–1726. doi:10.1021/ja01127a034.{{cite journal}}: CS1 սպաս․ բազմաթիվ անուններ: authors list (link)

Տես նաև

Կենսաքիմիական միացությունների հիմնական խմբերը

Ամինաթթուներ · Պեպտիդներ · Սպիտակուցներ · Ածխաջրեր · Նուկլեոտիդներ · Նուկլեինաթթուներ · Լիպիդներ · Տերպեններ · Կարոտինոիդներ · Ստերոիդներ · Ֆլավանոիդներ · Ալկալոիդներ · Գլիկոզիդներ · Իրիդոիդներ

Վիքիպահեստն ունի նյութեր, որոնք վերաբերում են «Նուկլեինաթթու» հոդվածին։

[1] Bill Bryson, A Short History of Nearly Everything, Broadway Books, 2005, p. 500.

[2] J. Liebig (1847). «???». Annalen. 62: 257.

[3] P. A. Levene (1921). «???». J. Biol. Chem. 48: 119.

[4] W. Klein, S. J. Thannhauser (1935). «???». Z. physiol. Chem. 231: 96.

[5] J. D. Watson, F. H. C. Crick (1953). «Molecular Structure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid». Nature. 171: 737–738. doi:10.1038/171737a0.

[6] Ernest R. M. Kay, Norman S. Simmons, Alexander L. (1952). «An Improved Preparation of Sodium Desoxyribonucleate». J. Am. Chem. Soc. 74 (7): 1724–1726. doi:10.1021/ja01127a034.{{cite journal}}: CS1 սպաս․ բազմաթիվ անուններ: authors list (link)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]