Nasljedne informacije: skladištenje i prijenos. Genetski kod. Lanac DNA

Nakon otkrića principa molekularne organizacije takve tvari kao DNA u 1953., molekularna biologija počela se razvijati. Dalje u procesu istraživanja znanstvenici

Svaki dan na molekularnoj razini pojavljuju se najsloženije procese. Kako se DNA molekula sastoji, od čega se sastoji? A koja uloga igraju molekule DNA u stanici? Detaljno ćemo detaljno opisati sve procese koji se pojavljuju unutar dvostrukog lanca.

Što je nasljedna informacija?

Dakle, gdje je sve počelo? Eu 1868. godine pronašli su nukleinske kiseline u jezgrama bakterija. Godine 1928. N. Koltsov je iznio teoriju da je u DNK sve genetske informacije o živom organizmu šifrirane. Tada su J. Watson i F. Crick pronašli model za sada poznatu spiralu DNA 1953. godine, za koje je zasluženo priznanje i nagradu - Nobelovu nagradu.

Što je DNK općenito? Ova tvar se sastoji od 2 sjedinjen niti, preciznije spirale. Dio takvog lanca s specifična informacije se nazivaju gen.

DNK pohranjuje sve informacije o tome koje će proteine ​​biti formirane i kojim redoslijedom. Makromolekula DNA je nevjerojatno nositelj materijala volumen informacije koje se bilježe strogim slijedom pojedinačnih opeka - nukleotida. Ukupno 4 nukleotida međusobno se nadopunjuju kemijski i geometrijski. Ovo načelo komplementiranja ili komplementarnosti u znanosti bit će kasnije opisano. Ovo pravilo ima ključnu ulogu kodiranja i dekodiranja genetskih informacija.

Budući da je DNA lanac nevjerojatno dugačak, u ovom slijedu nema ponavljanja. Svako biće ima svoj jedinstveni lanac DNK.

Funkcije DNA

Za funkcije deoksiribonukleinska kiselina skladištenje nasljednih informacija i svoj prijenos do potomstva. Bez ove funkcije, genom vrste nije mogao biti očuvan i razvijen tisućama godina. Organizmi koji su prošli ozbiljan mutacije gena, češće ne preživljavaju ili gube mogućnost stvaranja potomaka. Tako se javlja prirodna zaštita od degeneracije vrste.

više jedna bitna funkcija je provedba pohranjenih podataka. Stanica ne može stvoriti bilo koji vitalni protein bez uputa pohranjenih u dvostrukom lancu.

Sastav nukleinskih kiselina

Sad sigurno znamo što se nukleotidi sastoje od - DNA cigle. Sastoje se od 3 tvari:

• Ortofosforna kiselina.
• Bazu dušika. Pyrimidinske baze - koje imaju samo jedan prsten. Oni uključuju timin i citozin. Purin baze, u kojima postoje 2 prstena. Ovo je guanin i adenin.
• Saharoza. U DNA - deoksiriboza, u RNA - ribozi.

Broj nukleotida uvijek je jednak broju dušičnih baza. U posebnim laboratorijima nukleotid se cijepa i iz nje se ekstrahira dušična baza. Zato proučite pojedinačna svojstva tih nukleotida i moguće mutacije u njima.

Razine organiziranja nasljednih informacija

Odvojene su tri razine organizacije: genska, kromosomska i genomska. Sve informacije potrebne za sintezu novog proteina sadržane su u malom dijelu genskog lanca. To znači da se gen smatra najnižom i najjednostavnijom razinom podataka kodiranja.

Generi se, pak, skupljaju u kromosome. Zbog takve organizacije nositelja nasljednog materijala skupine svojstava od strane specifična zakoni izmjenjuju i prenose se s jedne generacije na drugu. Treba napomenuti da su geni u tijelu nevjerojatni, no informacije se ne gube, čak i kada se više puta rekombiniraju.

Odvojite nekoliko vrsta gena:

• za funkcionalne svrhe postoje 2 vrste: strukturne i regulacijske sekvence;
• utjecati na procese koji nastaju u stanici razlikuju: supervitalnye, smrtonosno, uvjetno smrtonosne gene kao i geni i mutators antimutator.

Geni duž kromosoma raspoređeni su linearno. U kromosomima, informacije nisu usredotočene slučajnim, postoji određeni redoslijed. Postoji čak i karta na kojoj se prikazuju položaji ili lokacije gena. Na primjer, poznato je da kromosom broj 18 kodira podatke o boji oči dijete.

A što je genom? Ovo je naziv cijelog niza nukleotidnih sekvenci u tjelesnoj stanici. Genom obilježava cijelu vrstu, a ne pojedinačne vrste.

Koji je genetski kod osobe?

Činjenica je da je cijeli golemi potencijal ljudskog razvoja položen već u razdoblju koncepcije. Sve nasljedne informacije potrebne za razvoj zigota i rasta dijete već nakon rođenja, kodira se u genima. Zemljine DNA su najosnovniji nositelji nasljednih informacija.

Osoba ima 46 kromosoma, ili 22 somatska para plus jedan kromosom koji određuje spol svakog od roditelja. Ovaj diploidni skup kromosoma kodira cjelokupni fizički izgled osobe, njegove mentalne i tjelesne sposobnosti i predispoziciju za bolesti. Somatski kromosomi se ne razlikuju prema van, ali oni nose različite informacije, jer jedan od njih je od oca, a drugi od majke.

Muški kôd razlikuje se od ženske prema posljednjem paru kromosoma - HU. Ženski diploidni set je zadnji par, XX. ljudi odlazi jedan X kromosom iz biološke majke, a onda ona prenosi kćeri. Genitalni U-kromosom prenosi sinovi.

Ljudski kromosomi jako variraju u veličini. Na primjer, najmanji par kromosoma je broj 17. I najveći par je 1 i 3.

Promjer dvostruke spirale kod ljudi je samo 2 nm. DNA je tako čvrsto uvijena da se uklapa u malu ćeliju jezgre, iako svoj Duljina će biti 2 metra, ako svoj ispraviti. Duljina spirale je stotine milijuna nukleotida.

Kako se genetska šifra šalje?

Dakle, koja uloga igraju molekule DNA u stanici tijekom podjele? Geni - nositelji nasljednih informacija - nalaze se unutar svake stanice tijela. Da biste svoj kôd prenijeli u dijete, mnogi bi se stvorili njegov DNA na 2 identične spirale. Ovo se naziva replikacija. U procesu DNA replikacije, posebni "strojevi" nadopunjuju svaki lanac. Nakon genetskih spiralnih bifurka, počinju razdvajati jezgru i sve organele, a zatim i cijelu stanicu.

Ali kod ljudi, drugi proces prijenosa gena je seksualan. Znakovi oca i majke su pomiješani, novi genetski kod sadrži informacije od oba roditelja.

Skladištenje i prijenos nasljednih informacija moguće je zbog složene organizacije DNA heliksa. Uostalom, kao što smo rekli, struktura proteina je šifrirana u genima. Jednom stvoren tijekom začeća, ovaj kôd tijekom čitavog života kopirat će se. Kariotip (osobni skup kromosoma) ne mijenja se tijekom obnove stanica organa. Prijenos informacija provodi se uz pomoć seksualnih gameta - muškaraca i žena.

Samo virusi koji sadrže jedan RNA lanac ne mogu prenijeti svoje podatke potomstvu. Stoga, kako bi se reproducirali, trebaju ih ljudske ili životinjske stanice.

Realizacija nasljednih informacija

Važni procesi se stalno javljaju u jezgri ćelije. Sve informacije zabilježene u kromosomima koriste se za izgradnju proteina iz aminokiselina. Ali lanac DNK nikada ne napušta jezgru, pa je ovdje potrebno pomoć još jednog važnog spoja = RNA. Samo RNA može prodrijeti kroz membranu jezgre i stupiti u interakciju s DNA lanca.

Kroz interakciju DNK i 3 vrste RNA, svi se kodirani podaci ostvaruju. Na kojoj je razini provedba nasljednih informacija? Sve interakcije javljaju se na razini nukleotida. Informacijska RNA kopira dio lanca DNA i donosi kopiju u ribosom. Ovdje počinje sinteza nukleotida nove molekule.

Kako bi mRNA kopirala potrebni dio lanca, spirala se odvija, a nakon završetka postupka pretvorbe ponovno se vraća. i ovaj se proces može istodobno pojaviti na 2 strane kromosoma 1.

Načelo komplementarnosti

DNA spirale se sastoje od 4 nukleotida - adenina (A), gvanina (G), citozina (C), timina (T). Povezuju se vodikovim vezama prema pravilu komplementarnosti. Rad E. Chargaffa pomogao je utvrditi ovo pravilo, otkad naučnik primijetili su neke pravilnosti u ponašanju tih tvari. E. Chargaff je otkrio da je molarni omjer adenina i timina jedan. I upravo isti omjer guanina i citozina uvijek je jednak jedan.

Na temelju svog rada genetika je stvorila pravilo za interakciju nukleotida. Pravilo komplementarnosti je da se adenin veže samo na timim i guanin u citozin. Tijekom dekodiranja spirale i sinteze novog proteina u ribosomu, ovo pravilo presvlačenja pomaže da se brzo pronađe željena aminokiselina koja je pričvršćena na transportnu RNA.

RNA i njegove vrste

Što je nasljedna informacija? Ova sekvenca nukleotida u dvostrukom lancu DNA. A što je RNA? U od je svoj raditi? RNA, ili ribonukleinska kiselina, pomaže u izdvajanju informacija iz DNA, dekodirati svoj i na temelju načela komplementarnosti stvoriti stanice potrebne za stanice.

Dodijelite 3 vrste RNA. Svaki od njih strogo provodi svoju funkciju.

1. Informacije (mRNA), ili višesvoj zovu matricu. To ide desno u središte kaveza, u jezgru. Pronaći u jednom od kromosoma potrebni genetički materijal za izgradnju proteina i kopira jednu stranu dvostrukog lanca. Kopiranje se opet temelji na principu komplementarnosti.
2. prijevoz Je li mala molekula koja ima dekodere-nukleotide s jedne strane i aminokiseline s druge strane. Zadatak tRNA je da ga dostavi u "dućan", to jest na ribosom, gdje sintetizira potrebnu aminokiselinu.
3. rRNA je ribosomalna. Ona kontrolira količinu proteina koja se proizvodi. Sastoji se od 2 dijela - aminokiselinske i peptidne sekcije.

Jedina razlika u dekodiranju je da RNA nema timin. Umjesto timina, postoji uracil. No, u procesu sinteze proteina, s TRNK, ona i dalje ispravno instalira sve aminokiseline. Ako dođe do kvarova kod dekodiranja informacija, dolazi do mutacije.

Obnavljanje oštećene DNA molekule

Proces oporavka oštećen dvostruki lanac zove se popravak. U postupku popravka oštećen geni su uklonjeni.

Tada se nužna sekvenca elemenata točno reproducira i ponovno rezati na isto mjesto na lancu iz kojeg je izvađen. Sve je to zbog posebnih kemikalija - enzima.

Zašto se pojavljuju mutacije?

Zašto neki geni počinju mutirati i prestati ispuniti svoju funkciju - pohranu vitalnih nasljednih informacija? To je zbog pogreške prilikom dekodiranja. Na primjer, ako je adenin slučajan zamijeniti na timinu.

Tu su i kromosomske i genomske mutacije. Kromosomske mutacije se javljaju ako se parcele nasljednih informacija ispadnu, udvostručene ili čak prenesene i integrirane u drugi kromosom.

Genomske mutacije su najviše ozbiljan. Njihov je razlog promjena broja kromosoma. To jest, kada se umjesto para - diploidni set - nalazi triploid postavljen u kariotipu.

Najpoznatiji primjer triploidne mutacije je Downov sindrom, u kojem je osobni skup kromosoma 47. Ova djeca čine 3 kromosoma umjesto 21. parova.

Tu je i mutacija kao što je poliploidija. Poliploidija se javlja samo u biljkama.