Sot, vështirë se dikush do të befasohet nga koncepte të tilla si trashëgimia, gjenomi, ADN-ja, nukleotidet. Të gjithë e dinë për spiralen e dyfishtë të ADN-së dhe se është ajo që është përgjegjëse për formimin e të gjitha shenjave të një organizmi. Por jo të gjithë e dinë për parimet e strukturës së saj dhe nënshtrimin ndaj rregullave themelore të Chargaff.
Biolog i ofenduar
Jo shumë zbulimeve i është dhënë titulli i shquar në shekullin e njëzetë. Por zbulimet e Erwin Chargaff (1905-2002), një vendas nga Bukovina (Chernivtsi, Ukrainë), janë padyshim një prej tyre. Edhe pse ai nuk mori çmimin Nobel, ai besonte deri në fund të ditëve të tij se James Watson dhe Francis Crick vodhën idenë e tij për strukturën spirale të dyfishtë të ADN-së dhe çmimin e tij Nobel.
Universitetet në Poloni, Gjermani, SHBA dhe Francë janë krenarë që kanë këtë mësim biokimisti të jashtëzakonshëm atje. Përveç rregullave themelore të Chargaff për ADN-në, ai njihet për një tjetër - rregullin e artë. Kështu e quajnë biologët. Dhe rregulli i artë i E. Chargaff tingëllon kështu: “Një nga vetitë më tinzare dhe më poshtër të modeleve shkencoreështë tendenca e tyre për të marrë përsipër, dhe ndonjëherë për të zëvendësuar realitetin”. Me fjalë të thjeshta, kjo do të thotë - mos i tregoni natyrës se çfarë të bëjë dhe ajo nuk do t'ju tregojë se ku duhet të shkoni me të gjitha pretendimet tuaja. Për shumë shkencëtarë të rinj, ky rregull i Erwin Chargaff është kthyer në një lloj motoje të kërkimit shkencor.
Fondacionet akademike
Kujtoni konceptet themelore themelore të nevojshme për të kuptuar tekstin e mëposhtëm.
Genom - tërësia e të gjithë materialit trashëgues të një organizmi të caktuar.
Monomerët formojnë polimere - njësi strukturore që kombinohen për të formuar molekula organike me molekula të larta.
Nukleotidet - adenina, guanina, timina dhe citozina - monomere të molekulës së ADN-së, molekula organike të formuara nga acidi fosforik, një karbohidrat me 5 atome karboni (deoksiribozë ose ribozë) dhe purinë (adeninë dhe guaninë (orciza) dhe timinë) bazat.
ADN - acidi deoksiribonukleik, baza e trashëgimisë së organizmave, është një spirale e dyfishtë e formuar nga nukleotidet me një përbërës karbohidratesh - deoksiriboza. ARN - acidi ribonukleik, ndryshon nga ADN në praninë e karbohidratit ribozë në nukleotide dhe zëvendësimin e timinës me uracilin.
Si filloi gjithçka
Një grup shkencëtarësh në Universitetin e Kolumbisë në Nju Jork, i kryesuar nga E. Chargaff në 1950-1952, u angazhua në kromatografinë e ADN-së. Dihej tashmë se ai përbëhet nga katër nukleotide, por askush nuk ka ditur ende për strukturën e tij spirale.e dinte. Studime të shumta kanë treguar. Që në një molekulë të ADN-së numri i bazave purine është i barabartë me numrin e bazave pirimidine. Më saktësisht, sasia e timinës është gjithmonë e barabartë me sasinë e adeninës, dhe sasia e guaninës korrespondon me sasinë e citozinës. Kjo barazi e bazave azotike është rregulli i Chargaff për acidet deoksiribonukleike dhe ribonukleike.
Kuptimi në biologji
Ishte ky rregull që u bë baza mbi të cilën u udhëzuan Watson dhe Crick kur nxirrnin strukturën e molekulës së ADN-së. Modeli i tyre i përdredhur në spirale me dy fije të topave, telave dhe figurinave shpjegoi këtë barazi. Me fjalë të tjera, rregullat e Chargaff janë që timina kombinohet me adeninën dhe guanina me citozinën. Ishte ky raport i nukleotideve që përshtatet në mënyrë ideale në modelin hapësinor të ADN-së të propozuar nga Watson dhe Crick. Zbulimi i strukturës së molekulës së acidit deoksiribonukleik e shtyu shkencën të zbulonte një nivel më të gjerë: parimet e ndryshueshmërisë dhe trashëgimisë, sintezën biologjike të ADN-së, shpjegimin e evolucionit dhe mekanizmat e tij në nivel molekular.
Chargaff rregullon në formën e tyre më të pastër
Shkenca moderne formulon këto dispozita themelore me tre postulatet e mëposhtme:
- Sasia e adeninës korrespondon me sasinë e timinës dhe citozinës me guaninën: A=T dhe G=C.
- Sasia e purinave është gjithmonë e barabartë me numrin e pirimidinave: A + G=T + C.
- Numri i nukleotideve që përmbajnë pirimidinë në pozicionin 4 dhe 6bazat purine, është e barabartë me numrin e nukleotideve që përmbajnë grupe okso në të njëjtat pozicione: A + G \u003d C + T.
Në vitet 1990, me zbulimin e teknologjive të sekuencës (përcaktimi i sekuencës së nukleotideve në seksione të gjata), u konfirmuan rregullat e ADN-së së Chargaff.
dhimbje koke e fëmijëve
Në shkollën e mesme dhe në universitete, studimi i biologjisë molekulare përfshin domosdoshmërisht zgjidhjen e problemeve mbi rregullin Chargaff. Ata i quajnë këto detyra vetëm ndërtimi i një zinxhiri të dytë të ADN-së bazuar në parimin e komplementaritetit (komplementariteti hapësinor i nukleotideve purine dhe pirimidine). Për shembull, kushti jep sekuencën e nukleotideve në një zinxhir - AAGCTAT. Nxënësit ose studentit i kërkohet të rindërtojë vargun e dytë bazuar në vargun e matricës së ADN-së dhe rregullin e parë Chargaff. Përgjigja do të jetë: GGATCGTS.
Një lloj tjetër detyre sugjeron llogaritjen e peshës së një molekule të ADN-së, njohjen e sekuencës së nukleotideve në një zinxhir dhe peshën specifike të nukleotideve. Rregulli i parë i biologjisë i Chargaff konsiderohet thelbësor për të kuptuar bazat e biokimisë molekulare dhe gjenetikës.
Për shkencën, jo gjithçka është kaq e thjeshtë
E. Chargaff vazhdoi të studionte përbërjen e ADN-së dhe 16 vjet pas zbulimit të ligjit të parë, ai e ndau molekulën në dy fije të veçanta dhe zbuloi se numri i bazave nuk është saktësisht i barabartë, por vetëm përafërsisht. Ky është rregulli i dytë i Chargaff: në një të veçantëfijet e acidit deoksiribonukleik, sasia e adeninës është afërsisht e barabartë me sasinë e timinës, dhe guaninës - me citozinën.
Shkeljet e barazisë rezultuan të jenë drejtpërdrejt proporcionale me gjatësinë e seksionit të analizuar. Saktësia ruhet në një gjatësi prej 70-100 mijë çifte bazash, por në gjatësi prej qindra çifte bazash e më pak, nuk ruhet më. Pse në disa organizma përqindja e guaninës-citozinës është më e lartë se përqindja e adeninës-timinës, ose anasjelltas, shkenca nuk e ka shpjeguar ende. Në të vërtetë, në gjenomet e zakonshme të organizmave, një shpërndarje e barabartë e nukleotideve është më tepër një përjashtim sesa një rregull.
ADN nuk zbulon sekretet e saj
Me zhvillimin e teknikave të renditjes së gjenomit, u zbulua se një varg i vetëm i ADN-së përmban afërsisht të njëjtin numër të nukleotideve të vetme plotësuese, çifte bazash (dinukleotide), trinukleotide, e kështu me radhë - deri në oligonukleotide (seksione të 10-20 nukleotide). Gjenomet e të gjithë organizmave të gjallë të njohur i binden këtij rregulli, me shumë pak përjashtime.
Kështu, dy shkencëtarë brazilianë - biologu Michael Yamagishi dhe matematikani Roberto Herai - përdorën teorinë e grupeve për të analizuar sekuencat nukleotide të nevojshme që ata të çojnë në rregullin Chargaff. Ata nxorrën katër ekuacione të vendosura dhe testuan 32 gjenome të specieve të njohura. Dhe doli se modelet e ngjashme me fraktalin janë të vërteta për shumicën e specieve, duke përfshirë E. coli, bimët dhe njerëzit. Por virusi i mungesës së imunitetit të njeriut dhe një bakter parazitar që shkakton vyshkje të shpejtëullinj, mos u bindeni fare ligjeve të sundimit të Chargaff. Pse? Ende nuk ka përgjigje.
Biokimistët, biologët evolucionarë, citologët dhe gjenetistët ende po luftojnë me misteret e ADN-së dhe mekanizmat e trashëgimisë. Pavarësisht arritjeve të shkencës moderne, njerëzimi është larg nga zbulimi i universit. Ne e mposhtim gravitetin, zotëruam hapësirën e jashtme, mësuam se si të ndryshonim gjenomet dhe të përcaktonim patologjinë e fetusit në fazat e hershme të zhvillimit të embrionit. Por ne jemi ende larg nga të kuptuarit e të gjithë mekanizmave të natyrës që ajo ka krijuar për miliarda vjet në planetin Tokë.
