Hüceyrənin kimyəvi tərkibi

Hüceyrə kimyası
Qeyri-üzvi maddələr		Üzvi maddələr
Su 70—80 %	Mineral duzlar 1—1,5 %	Zülal 10—20%	Lipid 1—5%	Karbohidratlar 0,2—2%
		Nuklein turşuları 1—2%	0,1—0,5%	Bioloji aktiv maddələr

Hüceyrənin kimyəvi tərkibi — Cansız təbiətlə müqayisədə hüceyrədə canlı təbiət üçün səciyyəvi olan hər hansı bir xüsusi kimyəvi element yoxdur. Bu səbəbdən də atom səviyyəsində canlı və cansızlar arasında heç bir fərq yaranmır. Bu, canlı və cansız təbiətin vəhdətini göstərir. Onlar arasında fərq yalnız molekulyar səviyyədə meydana çıxır.

Hüceyrәnin element tәrkibi

Dövri sistemdə olan təxminən 110 elementdən 80-ə qədəri hüceyrədə rast gəlinir. Lakin bunlardan yalnız 27 elementin hüceyrədə müxtəlif funksiya yerinə yetirdiyi müəyyən edilmişdir. Hüceyrədə kütlə payı 0,001%-dən çox olan elementlər makroelementlәr, 0,001%-dən 0,000001%-ə qədər olanlar isə mikroelementlәr hesab olunur. Canlılarda rast gəlinən 4 əsas elementdən (О, С, Н, N) sonra beşinci yeri kalsium tutur. Yaşlı insanda sutka ərzində sümük toxumasından 700 mq kalsium çıxarılır və bir o qədər də yenidən toplanır. Bu səbəbdən sümük toxuması dayaq funksiyasından başqa, həm də kalsium və fosfor deposu rolunu oynayır. Qidada bu elementlər çatışmadıqda orqanizm həmin elementləri sümük toxumasından alır. Məsələn, atmosfer təzyiqi aşağı düşdükdə orqanizmin öz müvazinətini saxlaması üçün adi hala nisbətən daha çox kalsium tələb olunur. Qanda kifayət qədər kalsium ehtiyatı olmadığından o daha çox sümüklərdən çıxarılır. Proses normadan kənara çıxarsa, yaşlı insanlarda patologiya başlayır. Onlar mütəmadi olaraq sümük ağrılarından şikayətlənir və bunu pis hava şəraiti ilə əlaqələndirirlər.

Makroelement

Element	% miqdar	Funksiya
Kalsium	0,04–2,00	Hüceyrə membranında, hüceyrələrarası maddədə və sümüklərdə var. Hüceyrədaxili proseslərin tənzimlənməsində, membran potensialının qorunmasında, sinir impulslarının ötürülməsində iştirak edir, əzələ büzülməsi və ekzositoz üçün zəruridir, qan laxtalanmasında iştirak edir. Çözünməyən kalsium duzları onurğalılarda sümük və diş əmələ gəlməsində və onurğasızların mineral skeletlərində iştirak edir.
Fosfor	0,2–1,0	Bir fosfor turşusu qalığı kimi ATP nin bir hissəsidir (PO <4> alt <<alt> 3- ). Sümük toxumasında və diş minasında (mineral duzlar şəklində) və sitoplazmada və hüceyrələrarası mayelərdə (fosfat ionları şəklində) mövcuddur.
Alüminium	0,01–0,02	Bir sıra fermentlərin (qələvi fosfataza, laktat dehidrogenaz, katalaz və s.) Aktivliyini azaldır; sinir sisteminin funksiyalarının tənzimlənməsində də iştirak edir
Dəmir	0,15–0,2	Hemoglobin qanının bir hissəsidir, bədənin tonusunu və gücünü artırır. İmmunitet sisteminin normal işləməsi üçün vacibdir
Yod	0,01	tiroid (tiroksin , triiodotironin).
Kalium	0,15–0,4	Membran potensialının qorunmasında, sinir impulslarının yaranmasında, ürək əzələlərinin büzülməsinin tənzimlənməsində iştirak edir. Hüceyrələrarası maddələrin tərkibindədir. Fotosintezdə iştirak edir.
Kükürd	0,15–0,2	Bəzi amin turşuları, fermentlər, tiamin içərisindədir. Hüceyrələrin və hüceyrələrarası mayelərin sitoplazmasında bir sulfat ionu kimi az miqdarda mövcuddur.
Xlor	0,05–0,1	Anion şəklində qan plazmasının və digər mayelərin osmotik potensialının formalaşmasında iştirak edir. Mədə şirəsi içərisindədir.
Natrium	0,02–0,03	membran potensialının saxlanmasına, sinir impulslarının yaranmasına, osmoregulyasiya proseslərinə (insanlarda böyrək funksiyası daxil olmaqla) və qan tampon sisteminin yaradılmasında iştirak edir.
Maqnezium	0,02–0,03	Enerji mübadiləsində və DNT sintezində iştirak edən bir çox ferment; ribosomların və mitokondriyanın bütövlüyünü qoruyur, xlorofilin bir hissəsidir. Heyvan hüceyrələrində əzələ və skelet sistemlərinin işləməsi üçün lazımdır.

Makroelementlərə oksigen, karbon, hidrogen, azot, fosfor, kalium, kükürd, xlor, kalsium, maqnezium, natrium və dәmir aid edilir. Bu elementlər hüceyrədə vacib rol oynayır. Məsələn, maqnezium xlorofilin, dəmir isə hemoqlobinin struktur komponentidir. Kalsium və fosfor sümük toxumasının hüceyrəarası maddəsinin yaranmasında iştirak edərək sümüklərə möhkəmlik verir. Bundan başqa, kalsium qanın laxtalanmasında iştirak edən amillərdən biridir. Sink, mis, yod, flüor, kobalt, selen və bu kimi elementlər mikroelementlәr adlanır.

Mikroelement

Mikroelementlərin miqdarca az olmasına baxmayaraq onlar hüceyrədə baş verən maddələr mübadiləsində mühüm rol oynayır. Belə ki, sink mədəaltı vəzi hormonunun – insulinin tərkibinə daxildir. Yod isə orqanizmin maddələr mübadiləsini və böyüməsini tənzimləyən qalxanabənzər vəzi hormonunun – tiroksinin əsas komponentlərindən biridir. Hüceyrədə kimyəvi elementlər ionlar, yaxud maddələr şəklində orqanizmin qurulmasında iştirak edir. Məsələn, karbon, hidrogen və oksigen karbohidrat və yağların tərkibinə daxildir. Zülallarda bu elementlərdən əlavə, azot, kükürd, dəmir, maqnezium, yod və s. elementlər də olur. Su və natriumxlorid kimi qeyri-üzvi maddələrə həm canlı, həm də cansızlarda rast gəlinsə də, üzvi birləşmələr, əsasən, canlı təbiət üçün səciyyəvidir. Bəzi canlı orqanizmlər toxuma və orqanlarında müəyyən kimyəvi elementləri topladığı üçün ətraf mühitin kimyəvi şəraitinin indikatoru rolunu oynayırlar. Bәdәninә bәzi kimyәvi elementlәr toplayan heyvanlar : şüalılar (kalsium, stronsium), kökayaqlılar (barium və kalsium), assidilər (vanadium).

Hüceyrənin qeyri-üzvi birləşmələri

Hüceyrənin həyat fəaliyyətində onun tərkibində olan qeyri-üzvi və üzvi birləşmələr xüsusi rol oynayır.Hüceyrənin qeyri-üzvi birləşmələrinə su və mineral duzlar aiddir. Su – hüceyrənin tərkibində ən çox olan maddədir. Onun hüceyrədə miqdarı orqanizmin növündən, yaşayış şəraitindən, hüceyrənin tipindən və funksional fəaliyyətindən asılı olaraq müxtəlifdir. Məsələn, su insanın sümük toxumasının 20%-ni, baş beyinin hüceyrələrinin 85%-ni təşkil edir. Hüceyrədə olan suyun miqdarı maddələr mübadiləsinin intensivliyinə təsir edir.

Su

Su hüceyrənin həcmini müəyyən edir və ona möhkəmlik verir. Hüceyrədə baş verən kimyəvi reaksiyalar su mühitində gedir. Su hüceyrənin həyat proseslərinin gedişini və mühitin sabit qalmasını təmin edir. Maddələr hüceyrəyə suda həll olunmuş şəkildə daxil olur və ondan xaricə çıxarılır. Suda yaxşı həll olan maddələr hidrofil (yun. "hidor" – su, "fileo" – sevirəm), suda həll olmayanlar isə hidrofob (yun. "hidor" – su, "fobos" – qorxu, nifrət) adlanır. Hidrofil maddәlәrә – duzlar, sadə karbohidratlar, hidrofob maddәlәrә isə yağlar, mürəkkəb karbohidratlar və bəzi zülallar aiddir.

Mineral duzlar

Hüceyrənin qeyri-üzvi maddələrinə mineral duzlar da aiddir. Onlara hüceyrədə, adətən, ionlar (Na+, K+, Ca2+, Mg2+ kationları və HPO42-, H2PO4-, Cl-, HCO3- anionları) və ya birləşmələr şəklində rast gəlinir. Bəzi bitkilərin, məsələn, əncirin, beqoniyanın, soğanın hüceyrələrinə mikroskopla baxdıqda kristallar şəklində, bərk halda, suda həll olmayan kalsium duzlarını görmək mümkündür. Duz kristallarının toplanır: əncir yarpağının hüceyrələrində, beqoniya yarpaqlarının hüceyrələrində, soğan qabığı hüceyrələrində. Duzlar orqanizmdə bir sıra vacib funksiyaları yerinə yetirir. Məsələn, kalium və natriumun xlorid duzları insanın sinir və əzələ toxumalarında elektrik impulslarının yaranması və ötürülməsində iştirak edir. Hüceyrənin həyat fəaliyyəti prosesində daim müxtəlif maddələr yaransa da, onun daxili mühiti, demək olar, sabit qalır.

Hüceyrənin üzvi birləşmələri

Canlı orqanizmlərin üzvi birləşmələrinə zülallar, yağlar, karbohidratlar, nuklein turşuları, ATF və vitaminlər aiddir. Orqanizmdə üzvi birləşmələr bəzən kiçik, bəzən isə iri molekul – polimer şəklində olur.

Biopolimerlәr

Polimerlər kiçikmolekullu birləşmələrdən – monomerlәrdәn əmələ gəlir. Əgər polimeri uzun bir zəncir kimi təsəvvür etsək, onun çoxlu sayda təkrar olunan hər bir halqası monomerlərə uyğun gələcək. Bəzi polimerlər eyni növ, digərləri isə müxtəlif növ monomer halqalarından təşkil olunur. Canlı orqanizmin tərkibinə daxil olan polimerlər biopolimerlәr adlanır. Onlar bütün canlıların hüceyrələrinin əsas hissəsini təşkil edir.

Karbohidratlar

Hüceyrənin əsas üzvi birləşmələrindən biridir. Bu birləşmələrin tərkibinə karbon, hidrogen və oksigen daxildir. Karbohidratlar sadə (monosaxaridlәr və disaxaridlәr) və mürəkkəb (polisaxaridlәr) quruluşda olur. Monosaxaridlәr suda asan həll olur və şirin dada malikdir. Təbiətdə ən çox yayılan monosaxaridlər qlükoza, fruktoza, qalaktoza, həmçinin nuklein turşuları və ATF-in tərkibinə daxil olan dezoksiriboza və ribozadır. Monosaxaridlərin ikisi birləşdikdə disaxaridlәr əmələ gəlir. Disaxaridlər də xassələrinə görə monosaxaridlərə oxşar olub suda asan həll olur və şirin dada malikdir. Disaxaridlərə çuğundur və ya qamış şəkəri (saxaroza) və süd şəkəri (laktoza) aiddir. Polisaxaridlər çoxsaylı monosaxarid halqalarından təşkil olunmuşlar. Polisaxaridlərdə monomer halqaların sayı artdıqca onların suda həllolma qabiliyyəti azalır və şirin dadı itir. Polisaxaridlərə bitki hüceyrəsində üstünlük təşkil edən nişasta, sellüloza, heyvan hüceyrəsində olan qlikogen, həşəratların xarici skeletini təşkil edən xitin və s. aiddir. Sellüloza ilə zəngin qidalarbağırsağın, öd yollarının işinəmüsbət təsir göstərir, mədəbağırsaqdqida durğunluğununqarşısını alır. Belə qidalara kələm, çuğundur, noxud,kəpəkli un və s. aiddir. Pektin maddəsi də polisaxariddir. O, əsasən meyvə lətinintərkibində olur. Pektinmaddəsi bəzi zəhərləri, o cümlədən ağır metalları özünə adsorbsiya edə bilir. Bu maddə ilə zəngin olan bitki balqabaqdır.

Karbohidratların bioloji rolu

Karbohidratlar orqanizmdə, əsasən, enerji mәnbәyi rolunu oynayır. Hüceyrənin hərəkət, sekresiya, biosintez, işıqlanma və bu kimi hər hansı bir fəaliyyəti enerji hesabına baş verir. Bu enerjini, əsasən, karbohidratlar verir. Onlar hüceyrədə oksidləşərək karbon qazı və suya qədər parçalanır. 1 q karbohidrat tam parçalanarkən 17,6 kC enerji ayrılır. Karbohidratlar həm də inşaat funksiyasını yerinə yetirir. Bitkilərdə hüceyrə divarını, əsasən, sellüloza təşkil edir. Məsələn, pambıq lifi tamamilə sellülozadan ibarətdir. Göbələk və heyvan hüceyrələrində xitinə rast gəlinir.

Lipidlәr

Suda həll olmayan üzvi birləşmələrdir. Bütün heyvan və bitki hüceyrələrinin tərkibinə daxildir. Lipidlərin ən geniş yayılanı yağlardır. Yağlar hüceyrədə quru kütlənin 5–15%-ni təşkil edir. Piy toxuması hüceyrəsində onun miqdarı hətta 90%-ə çatır. Belə hüceyrələr heyvanlarda dəri altında, süd vəzilərində və piyliklərdə olur. Bütün məməlilərin südündə yağ vardır. Bitkilərdə yağlar, əsasən, toxumlarda və meyvələrdə toplanır. Günəbaxanın, qozun, kətanın, kənafın, pambığın, zeytunun və başqa bitkilərin toxum və meyvələrində yağın miqdarı daha çoxdur.

Yağların bioloji rolu

Yağların bioloji rolu çoxcəhətlidir. Onlar hər şeydən əvvəl enerji mәnbәyidir. 1 q yağ tam parçalanarkən 38,9 kC enerji ayrılır. Yağlar bәdәn temperaturunun tәnzimlәnmәsi prosesində iştirak edir. Quşlar və məməlilərdə dəri altında piy qatının olması onların bədən temperaturunun sabit saxlanılmasını təmin edir və bu heyvanların qış mövsümündə də aktiv olmasına şərait yaradır. Yağlar həm də ehtiyat su mәnbәyi rolunu oynayır: 1 kq yağ oksidləşərkən, adətən, 1,1 kq su alınır. Yağlar inşaat funksiyasını da yerinə yetirir. Onlar hidrofob xassəli olduğu üçün membranın tərkibinə daxil olmaqla maddələrin bir çoxunun hüceyrə daxilinə keçməsinin qarşısını alır.

Zülallar

Zülallar mürəkkəb üzvi birləşmələr – biopolimerlәrdir. Onların monomerləri aminturşulardır. Təbiətdə 150-dən çox aminturşu növü olsa da, onlardan yalnız 20 növü zülalların tərkibinə daxildir. Aminturşular karboksil (– COOH) və amin qruplarının olmasına görə (– NH2) bir-birinə oxşasalar da, onlarda həm də oxşar olmayan radikallar vardır. Orqanizmimizdə baş verən stress zamanı, mütləq müəyyən aminturşuya ehtiyac yaranır. Əgər lazım olan aminturşu olmazsa, immunitet pozulur. İnsan orqanizmində ən böyük aminturşu zəncirinə malik zülal titindir. O, 38138 aminturşu qalığından ibarətdir. İnsanda 5–6 ay ərzində zülalların bir çoxu yenisi ilə əvəz olunur. Osminoqlar və digər molyuskların, hörümçəklərin qanı göyümtül rəngdə olur. Buna səbəb tərkibində dəmir olan və qana qırmızı rəng verən hemoqlobin deyil, mis atomlarına malik hemosianinin olmasıdır.

Zülal molekulunun quruluşu

Aminturşular bir-biri ilə peptid rabitələri hesabına birləşmə əmələ gətirə bilir. Bir-biri ilə birləşən aminturşu qalıqları polipeptid zәncir deyilən zülalın ilkin (birincili) quruluşunu yaradır. Müxtəlif aminturşuların belə birləşmə ardıcıllığından asılı olaraq zülalar müəyyən xüsusiyyətlərə malik olurlar. Zülal molekulları təkcə birinci deyil, ikinci, üçüncü və hətta dördüncü quruluşu da əmələ gətirə bilir. Birincili quruluşlu zülal aminturşuların birləşmə ardıcıllığından ibarət uzun sap şəklində olur. Adətən, belə sap sonradan spiral halında burulur. Sapın spiral şəklində burulması zülalın ikincili quruluşu adlanır. Belə formanın meydana gəlməsinin əsas səbəbi spiralın hər burumları arasında hidrogen rabitәlәrinin yaranmasıdır. Yaranan spiral sap daha da sıx burularaq çox mürəkkəb fəza quruluşu (konfiqurasiya) yaradır. Belə çoxsaylı burulmalar nəticəsində zülal molekulu kürəcik və ya yumaq (qlobula) şəklini alaraq daha da kiçilir. Bu, üçüncülü quruluş adlanır. Üçüncülü quruluşda olan zülal həm də bioloji cəhətdən aktivləşir. Zülal molekullarından bir çoxu həm uzunluğuna, həm də molekul kütləsinə görə böyük olur. Belə ki, insulin zülalının molekul kütləsi 5700, ribonukleaza zülal-fermentinin 127000, albuminin (yumurta zülalı) 36000, hemoqlobində isə 65000 a.k.v.-dir. Müxtəlif zülalların tərkibinə müxtəlif aminturşu qalıqları daxildir; Məsələn, ribonukleaza fermentində 19, insulində 18 növ aminturşu qalıqları mövcuddur. Beləliklə, zülalların əksəriyyəti öz bioloji funksiyasını üçüncülü quruluşa malik olduqdan sonra yerinə yetirir. Bununla yanaşı, orqanizmdə müəyyən funksiyaları yerinə yetirmək üçün daha yüksək quruluş səviyyəsinə malik zülallar tələb olunur. Belə quruluşlardan biri də dördüncülü quruluşdur. Bu quruluş üçüncülü struktura malik bir neçə zülal zəncirinin birləşməsi hesabına yaranır. Dördüncülü quruluşlu zülalların tərkibinə, adətən, qeyri-zülali komponent də daxil ola bilir; məsələn, hemoqlobin 4 qlobuladan ibarət olmaqla yanaşı, tərkibində həm də "hem" adlanan qeyri-zülali hissə vardır.

Zülalların xassәlәri

Bir çox fiziki və kimyəvi amillərin (spirtin, turşuların, qələvilərin, yüksək temperaturun, radiasiyanın və s.) təsirindən zülal molekulunun quruluşu pozulur və spiral açılmağa başlayır. Zülalların təbii quruluşunun bu cür dəyişməsi prosesi denaturasiya (lat. "de" – yoxluq, aradan qaldırmaq,"natura" – təbii) adlanır. Denaturasiya dönər və ya dönməz ola bilər. Denaturasiya zamanı əvvəl dördüncülü, sonra üçüncülü, daha sonra ikincili quruluş pozulur. Əgər müəyyən təsirdən birincili (ilkin) quruluş da pozularsa, denaturasiya dönməz olar. Məsələn, yumurta zülalı 60–70°C-də denaturasiyaya uğrayır. Birincili quruluş pozulmadıqda isə zülal molekulu yenə də burularaq əvvəlki təbii vəziyyətini və xüsusiyyətlərini ala bilir və bu, dönәr denaturasiya və ya renaturasiya adlanır. Buradan belə nəticə çıxır ki, zülal molekulunun bütün quruluş və funksiyaları onun ilkin quruluşu ilə müəyyən olunur.

Zülalların funksiyaları

Bir çox zülallar hüceyrədə bioloji katalizator rolunu oynayaraq kimyəvi reaksiyaları sürətləndirir və burada baş verən proseslərin tənzimlənməsində iştirak edir. Belə zülallar fermentlәr adlandırılır. Fermentlər həmçinin molekulların daşınması, zülal, yağ və karbohidratların parçalanması, sintezi və s.bu kimi proseslərdə iştirak edir. Canlı hüceyrələrdə fermentin iştirakı olmadan heç bir reaksiya gedə bilməz. Zülallar hüceyrədə fermentativ (katalitik) funksiya ilə yanaşı, inşaat, nəqliyyat, qoruyucu, tənzimləyici, hərəkət və bu kimi bir çox funksiyaları yerinə yetirir. Orqanizmdə karbohidrat və yağlar çatışmadıqda zülallar parçalanır. Bir qram zülalın tam parçalanması zamanı 17,6 kC enerji ayrılır.

Nuklein turşuları

Hüceyrənin kimyəvi tərkibi içərisində birinci dərəcəli bioloji əhəmiyyət kəsb edən maddə nuklein turşularıdır. İlk dəfə nuklein turşuları 1869-cu ildə Mişer tərəfindən kəşf edilmişdir. Lakin o vaxt Mişerə məlum olan təkcə o idi ki, bu maddə turşu xüsusiyyətinə malikdir. Belə ki, o qələvi rəngləyicilərlə rənglənir. Bu turşunu Mişer nüvədə kəşf etdiyindən (nukleus – latınca nüvə deməkdir) ona nuklein turşusu adı verdi. Hazırda 2 cür nuklein turşusu məlumdur: dezoksiribonuklein (DNT) turşusu və ribonuklein turşusu (RNT). Hər bir nuklein turşusu polinukleotiddir. Nuklein turşuları – irimolekullu təbii üzvi maddələrdir. Bu molekullar canlı orqanizmlərdə irsi məlumatın saxlanılmasını və nəslə ötürülməsini təmin edir. Öz quruluşuna görə nuklein turşuları biopolimerlərdir. Onların monomer halqası nukleotidlərdir. Hər nukleotid azotlu əsasdan, karbohidratdan, ortofosfat turşusu qalığından ibarətdir. Nuklein (lat. "nukleus" – nüvə) turşuları ilk dəfə hüceyrənin nüvəsində tapıldığı üçün bu cür adlandırılmışdır. Lakin sonralar onların mitoxondri, plastidlər kimi orqanoidlərdə də mövcudluğu məlum olmuşdur.

Dezoksiribonuklein turşusu (DNT)

Orqanizmin əksər hüceyrələrində irsi məlumatların daşıyıcısı dezoksiribonuklein (DNT) turşusudur. Eukariot orqanizmlərdə DNT nüvədə və bəzi orqanoidlərdə – mitoxondri və plastidlərdə olur. Prokariotlarda formalaşmış nüvə olmadığı üçün bu orqanizmlərin DNT-si bilavasitə sitoplazmada yerləşir.

DNT-nin quruluş prinsipi

Demək olar ki, bütün orqanizmlərdə eynidir. O, spiral halında burularaq bir-birinə sarılmış iki polimer zəncirdən ibarətdir. DNT-nin hər bir zəncirini nukleotidlər təşkil edir. Nukleotidində 4 növ azot əsası – adenin (A), quanin (Q), sitozin (S) və timin (T) olur. DNT-nin ikiqat zəncirində azot əsasları daxilə doğru yönələrək bir-biri ilə hidrogen rabitəsi ilə birləşir. Nukleotidlərin birbiri ilə birləşməsi təsadüfi deyil, müəyyən qanunauyğunluqla baş verir. Bu zaman həmişə adeninin qarşısında timin, quaninin qarşısında isə sitozin durur. Nukleotidlərin bir-birinə belə uyğun cütlər şəklində birləşməsi komplementarlıq (lat. "complementum" – tamamlama) adlanır .

DNT-nin kəşfi

İlk dəfə 1953-cü ildə Uotson və Krik DNT molekulu quruluşunun modelini vermişlər. Onlar müəyyən etmişlər ki, DNT bir-birinə sarılıb spiral əmələ gətirən iki polinukleotid zəncirindən ibarətdir DNT-nin tərkibi dezoksriboza şəkəri, fosfor turşusu və nitrit əsaslarından ibarətdir. Nitrit əsasları 4 tipdir, iki purin əsası – adenin, quanin və pirimidin əsası – sitozin, timin, urasil . Bir-birinə spiral şəklində sarılmış polinukleotidlər zəncirindən ibarət olan DNT molekulunda fosfor-şəkər qalıqları iki zəncirin kənarında; purin və pirimidin əsasları isə ortalığa düşür. Bu zaman həmişə adenin-timinlə, quanin isə sitozinlə qoşa vəziyyətdə hidrogen rabitəsi vasitəsilə birləşmiş olur. Heç vaxt normada adenin-quaninlə sitozin isə timinlə birləşə bilməz.

DNT-nin kimyəvi tərkibi

DNT-nin tərkibindəki müxtəlif tipli nukleotidlər öz aralarında yalnız nitrit əsasının quruluşuna görə fərqlənir. Molekulun qalan hissəsi bütün nukleotidlərdə eynidir. Buna görə də nukleotidləri onlardakı nitrit əsaslarının adına görə adlandırırlar. Nukleotidlər DNT zəncirinə birləşən zaman aralarındakı ilişmələr, fosfat turşusu və dezoksiriboza vasitəsilə olur. Bir nukleotidin fosfat turşusundakı hidroksili və qonşu nukleotidin dezoksiribozasının hidroksili ilə birləşərək bir molekul su ayrılır və nukleotidlərin qalıqları möhkəm kovalent rabitə ilə birləşirlər. İki nukleotiddən-dinukleotid, üç nukleotiddən-trinukleotid, çox nukleotiddən-polinukleotid alınır. Beləliklə, DNTnin hər bir zənciri uzun bir polinukleotid zəncirindən ibarət olur. Hər bir DNT-də müəyyən, daimi və eyni ardıcıllıqla düzülmüş nukleotidlər olur. DNT-nin qurulmasında cəmi 4 nukleotid iştirak etməsinə baxmayaraq, hər bir DNT zəncirində onların çox böyük miqdarda və müxtəlif ardıcıllıqla olduğu üçün nə qədər çox sayda DNT molekulası olduğunu təsəvvür etmək çətinlik törətmir. Nukleotidlərin miqdarına və molekul çəkisinə görə dezoksiribonuklein turşuları müxtəlif olur. Elə dezoksibonuklein turşusu var ki, orada cəmi 77 nukleotid olur, elələri də var ki, onlarda nukleotidlərin miqdarı 10 milyonlarla olur. Hesablamışlar ki, bir nukleotidin molekul çəkisi orta hesabla 345-dir. Onda 30000 nukleotiddən ibarət olan DNT-nin molekul çəkisi 10 milyona bərabər olar. 50 mln. mol çəkisinə malik olan DNT-yə də rast gəlinir. Zülalların sintezində iştirak edən istənilən RNT molekulunu kodlaşdıran DNT rayonuna gen deyilir. DNT üzərində on minlərlə gen yerləşir. Odur ki, DNT molekulu zülal molekulundan on min və yüz minlərlə dəfə böyükdür. Beləliklə, DNT molekulu təbiətdə olan molekullardan nəhəngidir və kimyəvi cəhətdən mövcud olan maddələrin heç birinə oxşamır. Əvvəllər belə güman olunurdu ki, nuklein turşuları tərkibindəki 4 nukleotid bu turşuda ekvimolyar miqdarda iştirak edərək tetranukleotid struktur əmələ gətirir. Lakin sonrakı daha dəqiq tədqiqatlar göstərdi ki, purin və pirimidin əsaslarının nisbətləri müxtəlif DNT-lərdə müxtəlif olur.

DNT-nin replikasiyası

Hüceyrənin fərdi inkişafının müəyyən dövründə xüsusən mitoz bölünməsindən öncə hüceyrə tsiklinin S fazasında DNT molekulu ikiləşir yəni replikasiya olunur. Bu zaman DNT molekulunun ikiqat zənciri replikasiya başlanğıcı adlanan nahiyələrdən helikaza fermentinin iştirakı ilə açılmağa başlayır. DNT zənciri açıldıqda boş qalan hər bir zəncir matrisa kimi istifadə olunaraq, komplementarlıq prinsipinə tam uyğun olaraq, DNT-polimerazaların və bir sıra başqa zülalların (və fermentləin) köməyi ilə yeni zəncir yığılır. Belə ki, hər bir adenin qarşısında timin, quanin qarşısında sitozin yığılır. Nəticədə bir DNT molekulu əvəzinə tamamilə əvvəlki nukleotid tərkibinə malik iki "qız DNT" molekulları yaranır. DNT-nin yeni əmələ gəlmiş hər bir molekulunda zəncirin biri əvvəlki molekulundan götürülür, digəri isə yenidən sintez olunur. DNT-nin sintezi fermentativ prosesdir. DNT ancaq nukleotidlərin yerləşməsi ardıcıllığını verir, replikasiya prosesini isə zülal-ferment yerinə yetirir. Fərz edilir ki, ferment elə bir DNT-nin uzun molekulu boyunca onun bir ucundan o birinə doğru sürünür və özündən arxada iki eyni DNT molekulu qoyur. Hüceyrədə xromosomların ikiləşməsinin əsasında DNT-nin ikiləşməsi durur. İkiləşmiş xromosomlar qız hüceyrələrə bölüşməklə DNT üzərindəki irsi informasiyaları da qız hüceyrələrinə daşıyırlar. Elə ona görə də DNT-yə hüceyrənin irsiyyət molekulu, irsiyyət daşıyıcısı deyilir. DNT-hüceyrədə olan bütün kimyəvi birləşmələrdən bir də onunla fərqlənir ki, DNT-nin hüceyrədə miqdarı həmişə sabit qalır. Hüceyrədə olan molekullar içərisində DNT yeganə molekuldur ki, bütün fərdi inkişaf dövründə normal şəraitdə bir qayda olaraq dəyişilmir (normada qalır). DNT replikasiyası DNT-nin Uotson Krik modelinə tam müvafiqdir və bu modelə görə DNT-nin fiziki kimyəvi və bioloji xüsusiyyətlərini, xüsusən də hüceyrənin bölünməsi və proliferasiyası mexanizmini izah etmək mümkün olmuşdur. Uotson-Krik modelinin əsas xüsusiyyətləri aşağıdakılardır:

• Hər DNT molekulu iki uzun antiparalel cütləşmiş polinukleotid zəncirindən ibarət olub, mərkəzi ox ətrafında burulmuş ikiqat spiral əmələ gətirir.
• Hər bir nukleotid spiralın oxuna perpendikulyar səthdə yerləşir.
• Zəncirlərdən hər biri digəri ilə hidrogen rabitələri ilə birləşir.
• Nukleotidlərin birləşməsi yüksək dərəjədə spesifikdir. Belə ki, nukleotidlərin karbohidrat komponentlərinin (hissələri) arasındakı məsafə 11 A⁰ -dir.

Zəncirlərdən birinin nukleotidlərinin ardıcıllığı digər zəncirin nukleotidlərinin ardıcıllığını müəyyən edir. 1-ci zəncirdə T, Q, S, T, Q, T, Q, Q, T, A-dirsə 2-ci zəncirdə A, S, Q, A, S, A, S, S, A, T-olmalıdır. Uotson-Krik modeli DNT-nin digər xüsusiyyətlərini də müəyyənləşdirməyə imkan verir. Məsələn, DNT molekulunu qızdırmaq hidrogen rabitələrinin qırılmasına və zəncirlərin ayrılmasına səbəb olur, molekulu tədricən soyutmaqla yenidən komplementar zəncirlər birləşərək ikiqat zənciri əmələ gətirirlər. Əgər molekulu sürətlə soyutsaq komplementar zəncirləri ayrılıqda almaq mümkündür, hətta həmin zəncirlərin digər RNT zənciri ilə hibridini də almaq mümkündür.

Ribonuklein turşusu (RNT)

Monomerləri nukleotidlər olan polimer birləşmədir. RNT-nin quruluşu (sxem)Quruluşuna görə DNT-yə oxşar olsa da, birzəncirli olması ilə ondan fərqlənir. Nukleotidində olan azot əsaslarında timinin (T) əvəzinə quruluşca ona oxşar olan urasil (U) olur. Bundan başqa, RNTdə DNT-dən fərqli olaraq karbohidrat dezoksiriboza deyil, ribozadır. Bu səbəbdən onu ribonuklein turşusu adlandırırlar. RNT molekulu nüvədə, sitoplazmada və hüceyrənin bəzi orqanoidlərində olur . RNT-nin növləri. Hüceyrədə RNT-nin ribosom, məlumat, nəqliyyat-RNT-si adlandırılan bir neçə növü vardır ki, onlar da zülal sintezində iştirak edir. Hər üç növ RNT, DNT üzərində sintez olunur. Ribosom-RNT-si (r-RNT) ribosomun əsas tərkib hissəsini təşkil edir. Məlumat-RNT-si (m-RNT) zülalın ilkin quruluşu haqqında məlumatı DNT-dən zülalın sintez edildiyi yerə aparır. Nəqliyyat-RNT-si (n-RNT) isə özünə aminturşu birləşdirərək onları zülalların sintez olunduğu yerə – ribosoma daşıyır. Beləliklə, RNT-nin bütün növləri zülal sintezində iştirak edir . Ribonuklein turşularının bir neçə növü vardır. Onlar molekullarındakı nukleotidlərin miqdarına, molekulun uzunluğuna, molekul çəkisinə və ifa etdikləri vəzifələrinə görə bir-birindən fərqlənirlər. Lakin onlar üçün ümumi olan cəhətlər də vardır. O da ondan ibarətdir ki, bütün ribonuklein turşuları bir qat zəncirdən təşkil olmuşlar. RNT-lər də polimerdirlər. Onların monomerləri nukleotidlərdir. Həmin nukleotidlər DNTdəki nukleotidlərin eynidir. Lakin bir fərq var ki, DNT molekulundakı timin əvəzinə RNT-də timinə çox yaxın birləşmə olan urasil durur. Timin urasildən bir metil qrupunun artıq olması ilə fərqlənir. Beləliklə, timinə metilurasil də demək olar. DNT ilə RNT-də başqa bir fərq də var. O da ondan ibarətdir ki, DNT-də karbohidrat komponenti dezoksiriboza, RNT-də isə ribozadır. Əgər DNT-nin miqdarı həmişə hüceyrədə sabit qalırsa, RNT-nin miqdarı sabit deyil. Zülal sintez edən hüceyrələrdə RNT-nin miqdarı daha çox olur. Fərdi inkişafın müxtəlif mərhələlərində hüceyrədə RNT-nin miqdarı çoxalır, hüceyrə tərəfindən istifadə edilib azalır, yenidən sintez olunub çoxalır və s.

RNT-nəqliyyat

Hüceyrədəki RNT molekullarından biri nəqliyyat RNT-sidir (n-RNT). n-RNT-si molekulu, zülalların sintezində birbaşa iştirak edən ən kiçik RNT-dir. nRNT cəmi 80–100 nukleotiddən əmələ gələn polimer olub, molekul çəkisi 25000–30000-dür. Bu РНТ nüvədə sintez olunub ancaq sitoplazmada fəaliyyət göstərir. Onun funksiyası amin turşularını ribosomlara-zülal sintez olan sahəyə daşımaqdan ibarətdir. Hüceyrədəki ümumi RNT-nin 10%-i n-RNT-si hesabına düşür.

RNT-ribosom

Digər RNT-ribosom RNT-dir (r-RNT). Bu ən iri RNT molekuludur. Bu molekulun tərkibinə 3000–5000 nukleotid daxil olur. Bunlar kifayət qədər iri və ən çox miqdara malik olan RNT-lərdir. 28 S böyük r-RNT-nin təxminən 3000–5000 nukleotid ardıcıllığı uzunluqda olur. Münasib olaraq molekul çəkisi 1–1,5 mln-dir. rRNT ribosomun əsas strukturunu təşkil edir. Hüceyrədəki ümumi RNT-nin 90%-i r-RNT-nin hesabına düşür. Eukariotlarda r-RNTl-əri 4 tipdə olur, 18S r-RNT ribosomun kiçik subvahidini yaradır, 28S, 5.8S və 5S rRNT-lər isə ribosomun böyük subvahidinin tərkib hissəsini təşkil edirlər. Prokariotlarda, mitoxondridə və xloroplastlarda isə 18S r-RNT-ni 16S r-RNT, 28S rRNT-ni isə 23S r-RNT əvəz edir. 5.8S r-RNT isə prokariotlarda olmur və xloroplastlarda olmur.

RNT-məlumat

Üçüncü növ RNT məlumat RNT-dir (m-RNT). Bu RNT-lər ölçüsünə görə ən böyük RNT-lər olub nukleotidlərinin sayı təxminən 700-dən 100000-ə qədər ola bilir. Ümumi RNT-lərin 0,5–1%-ni təşkil edir. mRNT nüvədə sintez olunub translyasiya (zülal zintezi) üçün sitoplazmaya daşınır. m-RNT-nin funksiyası zülalın strukturu haqqındakı məlumatı DNT-dən ribosoma-zülal sintez olunan sahəyə çatdırmaqdır. Bundan başqa hüceyrələrdə onlarla müxtəlif tipli kiçik kodlaşdırmayan RNT-lər də olur. Bu RNT-lər nüvədə transkripsiya proseslərinin tənzimlənməsində, pro-m RNT-nin prosessinqində və sitoplazmada zülalların sintezinin müxtəlif səviyyələrdə tənzimlənməsində iştirak edirlər. Bu RNT-lərin ölçüsü 18 nukleotiddən bir neçə yüz nukleotidə qədər dəyişilir.

Adenizintrifosfat turşusudur (ATF)

Hüceyrənin üzvi molekullarından biri də adenizintrifosfat turşusudur (ATF). Kimyəvi təşkilinə görə ATF nukleotidə oxşayır. Hər hansı nukleotiddə olduğu kimi ATF molekulunda azot əsaslarından biri-adenin, pentoza riboza və fosfor turşusu qalığı müşahidə edilir. Lakin fosfor turşusunun pentozaya birləşməsində ATF nukleotiddən kəskin fərqlənir. ATF-də fosfor turşusu 3 molekuladır. Özü də bu molekula çox labildir?. Adenizintrifosfataza fermentinin təsirindən ATF molekulunda fosforla oksigen arasındakı rabitə qırılır və həmin sahəyə su molekulu birləşir.

ATF molekulundan bir molekula fosfor turşusu ayrıldıqda adenizindifosfor (ADF) turşusuna çevrilir, iki molekul fosfor turşusu ayrıldıqda isə o adenizin monofosfor turşusuna (AMF) çevrilir. Hər molekul fosfor turşusunun ayrılması ilə 10000 kkal enerji hasil olur. Buna görə də fosforla oksigen arasındakı rabitə adi rabitə olmayıb enerji ilə zəngin makroergik rabitə adlanır və ~ işarə edilir. ATF molekulunda enerji ilə zəngin iki belə rabitə vardır. Hüceyrədəki ekzoerqik reaksiyaların heç birində bu qədər enerji ayrılmır. Onlardan ən effektlisi 2000–25000 kal/mol enerji verir.

ATF-nin hüceyrədə rolu çox böyükdür. Hücyrədə enerji çevrilməsində o əsas yer tutur. ATF-nin miqdarı hüceyrədə dəyişilsə də, o hüceyrədə müəyyən miqdarda saxlanır. Belə ki, ATF hüceyrədə təxminən 0,02–0,05% (hüceyrənin yaşından və çəkisindən asılı olaraq) olur. ATF parçalananda onun miqdarı hüceyrədə azalanda, hüceyrənin üzvi molekullarının parçalanmasından alınan enerji hesabına o yenidən bərpa olunur. ATF-in sintezi,fermentativ proses olub, mitoxondridlərdə, xloroplastlarda və s. yerinə yetirilir. ATF hüceyrənin universal enerji mənbəyidir. Onun enerjisi DNT-nin replikasiyasına, zülal sintezinə, mayalanmaya, əzələ hərəkətinə, sinir fəaliyyətinə və s. proseslərə sərf edilir.

İstinadlar

1. (az.). e-derslik.edu.az. 02.04.2021 http://www.e-derslik.edu.az/player/index3.php?book_id=144#books/144/units/unit-1/page18.xhtml (#bare_url_missing_title). 2021-04-22 tarixində .
2. Биология. Жалпы білім беретін мектептің 8-сыныбына арналған оқулық. Алматы : " Атамұра "
3. (az.). elmtehsil.com. 02.04.2021 http://elmtehsil.com/elm-ve-heyat/nuklein-tursulari/128 (#bare_url_missing_title). 2021-09-19 tarixində .
4. "GENETICS / DNA REPLICATION (BASIC) - Pathwayz". www.pathwayz.org. 2021-09-24 tarixində . İstifadə tarixi: 2020-12-10.
5. "double helix | Learn Science at Scitable". www.nature.com. 2022-01-06 tarixində . İstifadə tarixi: 2020-12-10.
6. Lodish H, Berk A, Zipursky SL, və b. DNA Replication, Repair, and Recombination // Molecular Cell Biology (4th). WH Freeman. 2000. ISBN .
7. "What is a genome?". yourgenome (ingilis). 2022-09-01 tarixində . İstifadə tarixi: 2020-12-10.
8. "DNA function & structure (with diagram) (article)". Khan Academy (ingilis). 2022-01-07 tarixində . İstifadə tarixi: 2020-12-10.
9. Allison, Lizabeth A. Fundamental Molecular Biology. Blackwell Publishing. 2007. səh. 112. ISBN .
10. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L, Clarke ND. Biochemistry. W.H. Freeman and Company. 2002. ISBN .Chapter 27, Section 2: DNA Polymerases Require a Template and a Primer
11. McCulloch SD, Kunkel TA. "The fidelity of DNA synthesis by eukaryotic replicative and translesion synthesis polymerases". Cell Research. 18 (1). January 2008: 148–61. doi:10.1038/cr.2008.4. PMC 3639319. PMID 18166979.
12. Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. Molecular Biology of the Cell. Garland Science. 2002. ISBN .Chapter 5: DNA Replication Mechanisms 2023-07-06 at the Wayback Machine
13. "RNA: The Versatile Molecule". . 2015. 2022-04-10 tarixində . İstifadə tarixi: 2021-04-02.
14. Tinoco I, Bustamante C. "How RNA folds". Journal of Molecular Biology. 293 (2). October 1999: 271–81. doi:10.1006/jmbi.1999.3001. PMID 10550208.
15. Higgs PG. "RNA secondary structure: physical and computational aspects". Quarterly Reviews of Biophysics. 33 (3). August 2000: 199–253. doi:10.1017/S0033583500003620. PMID 11191843.
16. Jankowski JA, Polak JM. Clinical gene analysis and manipulation: Tools, techniques and troubleshooting. Cambridge University Press. 1996. səh. 14. ISBN . OCLC 33838261.
17. Nissen P, Hansen J, Ban N, Moore PB, Steitz TA. "The structural basis of ribosome activity in peptide bond synthesis". Science. 289 (5481). August 2000: 920–30. Bibcode:2000Sci...289..920N. doi:10.1126/science.289.5481.920. PMID 10937990.
18. Barciszewski J, Frederic B, Clark C. RNA biochemistry and biotechnology. Springer. 1999. 73–87. ISBN . OCLC 52403776.
19. Lee JC, Gutell RR. "Diversity of base-pair conformations and their occurrence in rRNA structure and RNA structural motifs". Journal of Molecular Biology. 344 (5). December 2004: 1225–49. doi:10.1016/j.jmb.2004.09.072. PMID 15561141.
20. Hermann T, Patel DJ. "RNA bulges as architectural and recognition motifs". Structure. 8 (3). March 2000: R47–54. doi:10.1016/S0969-2126(00)00110-6. PMID 10745015.
21. Salazar M, Fedoroff OY, Miller JM, Ribeiro NS, Reid BR. "The DNA strand in DNA.RNA hybrid duplexes is neither B-form nor A-form in solution". Biochemistry. 32 (16). April 1993: 4207–15. doi:10.1021/bi00067a007. PMID 7682844.

Ədəbiyyat

• А. О. Рувинский. "Общая биология. Для углубленного изучения биологии". Издательство "Просвещение".
• Ю. Н. Лемеза. "Биология. Вопросы повышеной трудности". Издательство "Айрис", 1998 г.
• Н. Д. Андреева. "Биология". Издательство "Союз" 2002 г.
• А. В. Кленова. "Биология для поступающих в ВУЗы". Издательство "Учитель", 1997 г.