Äftlighetslagarna har väckt mänsklig uppmärksamhet sedan den tid då det först blev klart att genetik är något mer materiellt än vissa högre makter. Den moderna människan vet att organismer har förmågan att föröka sig liknande dem själva, medan avkomman får specifika egenskaper och egenskaper som är inneboende i sina föräldrar. Reproduktion realiseras tack vare förmågan att överföra genetisk information mellan generationer.
Teori: Du kan aldrig få för mycket
Härftlighetens lagar började aktivt undersökas först relativt nyligen. Ett imponerande steg framåt i denna fråga togs under förra seklet, när Sutton och Boveri förde en ny hypotes till allmänheten. Det var då som de föreslog att kromosomer förmodligen bär genetiska data. Något senare möjliggjorde teknologin kemiska studier av kromosomsammansättningen. Det avslöjadenärvaron av specifika nukleinföreningar av proteiner. Proteiner visade sig vara inneboende i ett stort antal strukturer och detaljerna i den kemiska sammansättningen. Länge trodde forskare att det var proteiner som var huvudaspekten som säkerställde överföringen av genetisk data mellan generationer.
Decennier av forskning i detta ämne har gett ny insikt om vikten av cell-DNA. Som forskare har avslöjat är endast sådana molekyler en väsentlig bärare av användbar information. Molekyler är en del av kromosomen. Idag är nästan alla våra landsmän som har fått en allmän utbildning, såväl som invånare i många andra länder, väl medvetna om hur betydande DNA-molekyler är för en person, den normala utvecklingen av människokroppen. Många föreställer sig betydelsen av dessa molekyler när det gäller ärftlighet.
Genetik som vetenskap
Molekylär genetik, som handlar om studier av cell-DNA, har ett alternativt namn - biokemisk. Detta vetenskapsområde bildades i skärningspunkten mellan biokemi och genetik. Den kombinerade vetenskapliga riktningen är ett produktivt område för mänsklig forskning, som har försett det vetenskapliga samfundet med en stor mängd användbar information som inte är tillgänglig för människor som bara är involverade i biokemi eller genetik. Experiment utförda av yrkesverksamma inom detta område involverar arbete med många livsformer och organismer av olika typer och kategorier. De mest betydande resultaten som erhållits av forskarsamhället är resultatet av studien av mänskliga gener, såväl som olikamikroorganismer. Bland de senare är bland de viktigaste Eisheria coli, lambda-fager av dessa mikrober, neurospore crassa svampar och Saccharomyces cerevisia.
Genetiska baser
Forskare har länge inte tvivlat på kromosomens betydelse för överföringen av ärftlig information mellan generationer. Som specialiserade tester har visat bildas kromosomer av syror, proteiner. Om du utför ett färgningsexperiment kommer proteinet att frigöras från molekylen, men NA kommer att förbli på plats. Forskare har en större mängd bevis som gör att vi kan prata om ackumuleringen av genetisk information i NK. Det är genom dem som data överförs mellan generationer. Organismer som bildas av celler, virus som har DNA, får information från föregående generation genom DNA. Vissa virus innehåller RNA. Det är denna syra som är ansvarig för överföringen av information. RNA, DNA är NK, som kännetecknas av vissa strukturella likheter, men det finns också skillnader.
När man studerar DNA:s roll i ärftlighet har forskare funnit att molekylerna i en sådan syra innehåller fyra typer av kväveföreningar och deoxiribos. På grund av dessa element överförs genetisk information. Molekylen innehåller purinämnen adenin, guanin, pyrimidinkombinationer tymin, cytosin. Den kemiska molekylära ryggraden är sockerrester som alternerar med fosforsyrarester. Varje rest har en koppling till kolformeln genom sockerarter. Kväveh altiga baser är fästa på sidorna till sockerrester.
Namn och datum
Forskare,undersöka de biokemiska och molekylära grunderna för ärftlighet, kunde de identifiera de strukturella egenskaperna hos DNA först i 53:e. Författarskapet av vetenskaplig information tilldelas Crick, Watson. De bevisade att varje DNA tar hänsyn till de biologiska specifika egenskaperna hos ärftlighet. När du bygger en modell måste du komma ihåg om fördubblingen av delar och förmågan att ackumulera, överföra ärftlig information. Potentiellt kan molekylen mutera. Kemiska komponenter, deras kombination, tillsammans med metoderna för röntgendiffraktionsstudier, gjorde det möjligt att bestämma molekylstrukturen hos DNA som en dubbelspiral. Den bildas av halvor av antiparallella spiraler. Socker-fosfatryggraden är förstärkta med vätebindningar.
I studiet av den molekylära grunden för ärftlighet och föränderlighet är Chargaffs verk av särskild betydelse. Forskaren ägnade sig åt studiet av nukleotiderna som finns i nukleinsyrans struktur. Som det var möjligt att avslöja bildas varje sådant element av kvävebaser, fosforrester, socker. Överensstämmelse mellan molh alten av tymin, adenin avslöjades, likheten mellan denna parameter för cytosin och guanin fastställdes. Det antogs att varje tyminrester har ett parat adenin, och för guanin finns det ett cytosin.
Samma men så olika
Forskarna studerade nukleinsyror som grunden för ärftlighet och fastställde att DNA tillhör kategorin polynukleotider som bildas av många nukleotider. De mest oförutsägbara sekvenserna av element i en kedja är möjliga. Teoretiskt sett har seriell mångfald ingenrestriktioner. DNA har specifika egenskaper associerade med de parade sekvenserna av dess komponenter, men basparning sker enligt biologiska och kemiska lagar. Detta gör att du kan fördefiniera sekvenser av olika kedjor. Denna egenskap kallas komplementaritet. Det förklarar en molekyls förmåga att perfekt reproducera sin egen struktur.
När man studerade ärftlighet och variabilitet genom DNA, upptäckte forskare att strängarna som bildar DNA är mallarna för bildandet av komplementära block. För att en reaktion ska inträffa lindas molekylen upp. Processen åtföljs av förstörelsen av vätebindningar. Baser interagerar med komplementära komponenter, vilket leder till generering av specifika bindningar. Efter att nukleotiderna fixerats sker tvärbindningen av molekylen, vilket leder till uppkomsten av en ny polynukleotidbildning, vars sekvens av delar är förutbestämd av utgångsmaterialet. Så här visas två identiska molekyler, mättade med identisk information.
Replika: en garant för beständighet och förändring
Beskrivet ovan ger en uppfattning om implementeringen av ärftlighet och variation genom DNA. Replikationsmekanismen förklarar varför DNA finns i varje organisk cell, medan kromosomen är en unik organoid som reproducerar kvantitativt och kvalitativt med exceptionell noggrannhet. Denna metod för verklig fördelning var inte genomförbar förrän faktumet av den dubbla spiralformade komplementära strukturen hos molekylen var etablerad. Crick, Watson, som tidigare hade antagit vad den molekylära strukturen var, visade sig vara helt rätt, även om forskare med tiden började tvivla på riktigheten i deras syn på replikeringsprocessen. Till en början trodde man att spiraler från en kedja uppträdde samtidigt. Enzymer som katalyserar molekylär syntes i laboratoriet är kända för att endast arbeta i en riktning, det vill säga att först en kedja dyker upp, sedan den andra.
Moderne metoder för att studera mänsklig ärftlighet har gjort det möjligt att simulera diskontinuerlig DNA-generering. Modellen dök upp på 68:e. Grunden för hennes förslag var experimentellt arbete med Eisheria coli. Författarskapet av vetenskapligt arbete tilldelas Orzaki. Moderna specialister har exakta data om nyanserna av syntes i förhållande till eukaryoter, prokaryoter. Från den genetiska molekylgaffeln sker utveckling genom att generera fragment som hålls samman av DNA-ligas.
Syntesprocesserna antas vara kontinuerliga. Den replikativa reaktionen involverar många proteiner. Avlindningen av molekylen sker på grund av enzymet, bevarandet av detta tillstånd garanteras av det destabiliserande proteinet, och syntesen fortsätter genom polymeraset.
Ny data, nya teorier
Med hjälp av moderna metoder för att studera mänsklig ärftlighet har experter identifierat var replikeringsfel kommer ifrån. Förklaringen blev möjlig när exakt information om mekanismerna för att kopiera molekyler och de specifika egenskaperna hos den molekylära strukturen blev tillgänglig. Replikeringsschemat förutsätterdivergens av modermolekyler, där varje halva fungerar som en matris för en ny kedja. Syntes realiseras på grund av vätebindningar av baser, såväl som mononukleotidelement i beståndet av metaboliska processer. För att generera bindningar av tiamin, adenin eller cytosin, guanin, krävs övergången av substanser till den tautomera formen. I vattenmiljön finns var och en av dessa föreningar i flera former; de är alla tautomera.
Det finns mer troliga och mindre vanliga alternativ. Ett särdrag är väteatomens position i molekylstrukturen. Om reaktionen fortskrider med en sällsynt variant av den tautomera formen, resulterar det i bildandet av bindningar med fel bas. DNA-strängen får en felaktig nukleotid, sekvensen av element förändras stabilt, en mutation uppstår. Mutationsmekanismen förklarades först av Crick, Watson. Deras slutsatser utgör grunden för den moderna idén om mutationsprocessen.
RNA-funktioner
När forskare studerar den molekylära grunden för ärftlighet, kunde forskarna inte ignorera något mindre viktigt än DNA-nukleinsyra - RNA. Den tillhör gruppen polynukleotider och har strukturella likheter med de som beskrivits tidigare. Den viktigaste skillnaden är användningen av ribos som resterna som fungerar som grunden för kolstommen. I DNA, minns vi, spelas denna roll av deoxiribos. Den andra skillnaden är att tymin ersätts med uracil. Detta ämne tillhör också klassen pyrimidiner.
När forskare studerade den genetiska rollen för DNA och RNA fastställde de först den relativtobetydliga skillnader i grundämnenas kemiska strukturer, men ytterligare studier av ämnet visade att de spelar en kolossal roll. Dessa skillnader korrigerar den biologiska betydelsen av var och en av molekylerna, så de nämnda polynukleotiderna ersätter inte varandra för levande organismer.
Mestadels RNA bildas av en sträng, skiljer sig från varandra i storlek, men de flesta av dem är mindre än DNA. Virus som innehåller RNA har i sin struktur sådana molekyler skapade av två strängar - deras struktur är så nära DNA som möjligt. I RNA ackumuleras genetiska data och överförs mellan generationer. Andra RNA är indelade i funktionella typer. De genereras på DNA-mallar. Processen katalyseras av RNA-polymeraser.
Information och ärftlighet
Modern vetenskap, som studerar de molekylära och cytologiska grunderna för ärftlighet, har identifierat nukleinsyror som huvudobjektet för ackumulering av genetisk information - detta gäller lika för alla levande organismer. I de flesta livsformer spelar DNA en nyckelroll. Data som ackumuleras av molekylen stabiliseras av nukleotidsekvenser som reproduceras under celldelningen enligt en oförändrad mekanism. Molekylär syntes fortskrider med deltagande av enzymkomponenter, medan matrisen alltid är den tidigare nukleotidkedjan, som materiellt överförs mellan celler.
Ibland får studenter inom ramen för biologi och mikrobiologi lösningen på problem inom genetik för en visuell demonstration av beroenden. De molekylära baserna för ärftlighet i sådana problem anses vara relaterade till DNA,såväl som RNA. Man måste komma ihåg att i fallet med en molekyl vars genetik registreras av RNA från en helix, fortgår reproduktionsprocesser enligt en metod som liknar den som beskrivits tidigare. Mallen är RNA i en form som kan replikeras. Detta uppträder i cellstrukturen på grund av infektiös invasion. Att förstå denna process gjorde det möjligt för forskare att förfina fenomenet genen och utöka kunskapsbasen om den. Klassisk vetenskap förstår genen som en enhet av information som överförs mellan generationer och avslöjas i experimentellt arbete. Genen är kapabel till mutationer, kombinerad med andra enheter på samma nivå. Fenotypen som en organism besitter förklaras exakt av genen - detta är dess huvudfunktion.
Inom vetenskapen betraktades genen som en funktionell grund för ärftlighet till en början också som en enhet ansvarig för rekombination, mutation. För närvarande är det tillförlitligt känt att dessa två egenskaper är ansvaret för nukleotidparet som ingår i DNA. Men funktionen tillhandahålls av en nukleotidsekvens på hundratals och till och med tusentals enheter som bestämmer aminosyraproteinkedjorna.
Proteiner och deras genetiska roll
I modern vetenskap, när man studerar klassificeringen av gener, betraktas de molekylära baserna för ärftlighet ur synvinkeln av proteinstrukturers betydelse. All levande materia bildas delvis av proteiner. De anses vara en av de viktigaste komponenterna. Protein är en unik aminosyrasekvens som omvandlas lok alt närnärvaron av faktorer. Ofta finns det två dussin typer av aminosyror, andra genereras under inverkan av enzymer från de huvudsakliga tjugo.
Mångfalden av proteinkvaliteter beror på den primära molekylstrukturen, aminosyrapolypeptidsekvensen som bildar proteinet. De utförda experimenten visade tydligt att aminosyran har en strikt definierad lokalisering i DNA-nukleotidkedjan. Forskare kallade det parallellerna mellan proteinelement och nukleinsyror. Fenomenet kallas kolinearitet.
DNA-funktioner
Biokemi och genetik, som studerar den molekylära grunden för ärftlighet, är vetenskaper där särskild uppmärksamhet ägnas åt DNA. Denna molekyl klassificeras som en linjär polymer. Studier har visat att den enda transformationen som är tillgänglig för strukturen är nukleotidsekvensen. Det är ansvarigt för att koda för sekvensen av aminosyror i proteinet.
I eukaryoter finns DNA i cellkärnan och proteingenerering sker i cytoplasman. DNA spelar inte rollen som mall för processen för proteingenerering, vilket innebär att det behövs ett mellanliggande element som ansvarar för transporten av genetisk information. Studier har visat att rollen är tilldelad RNA-mallen.
Som framgår av det vetenskapliga arbetet som ägnas åt ärftlighetens molekylära baser, överförs information från DNA till RNA. RNA kan föra data till protein och DNA. Proteinet tar emot data från RNA:t och skickar det till samma struktur. Det finns inga direkta kopplingar mellan DNA och proteiner.
Genetiskinfo: det här är intressant
Som vetenskapliga arbeten som ägnas åt ärftlighetens molekylära baser har visat, är genetisk data inert information som realiseras endast i närvaro av en extern energikälla och byggnadsmaterial. DNA är en molekyl som inte har sådana resurser. Cellen tar emot det den behöver utifrån genom proteiner, sedan börjar transformationsreaktioner. Det finns tre informationsvägar som ger livsuppehållande. De är förbundna med varandra, men oberoende. Genetiska data överförs ärftligt genom DNA-replikation. Uppgifterna kodas av genomet - denna ström anses vara den andra. Den tredje och sista är näringsföreningar som ständigt tränger in i cellstrukturen från utsidan och förser den med energi och byggingredienser.
Ju mer strukturerad organismen är, desto fler delar av genomet. En mångsidig genuppsättning implementerar informationen som är krypterad i den genom samordnade mekanismer. Den datarika cellen bestämmer hur individuella informationsblock ska implementeras. På grund av denna kvalitet ökar förmågan att anpassa sig till yttre förhållanden. Den mångsidiga genetiska information som finns i DNA är grunden för proteinsyntes. Genetisk kontroll av syntesen är en teori formulerad av Monod och Jacob 1961. Samtidigt dök operonmodellen upp.
