Що таке гени і геном людини
З розвитком природничих наук, яке відбулося на початку 20 століття, вдалося виявити принципи спадковості. В цей же…
Вперше нуклеїнові кислоти були виявлені в ядрі, а тому і названі в честь цього органоида клітини (від лат. «Нуклеус» - ядро). Існує два типи нуклєїнах - дезоксирибонуклеїнової кислоти і рибонуклеїнова кислота. Велико біологічне значення цих макромолекул. З їх участю проходить синтез білків, вони зберігають і передають спадкову інформацію від одного покоління до наступним.
Фізико-хімічні структури і процеси, що лежать в основі передачі генетичних ознак, були в основному встановлені до 1953 року. Відкриття нуклеїнових кислот сталося на 85 років раніше - в 1868 році, коли про існування ядерного речовини заявив Ф. Мішер, який виділив нуклеін. За часом ця подія збіглася з публікаціями робіт Г. Менделя про рослинних гібридах, в яких говорилося про спадкові фактори.
У 1927 році російський дослідник природи Кольцов в своїй статті «Спадковість і молекули» стверджував, що в хромосомах клітин знаходяться великі полімерні молекули. Уздовж них розташовані ділянки, які управляють передачею ознак від батьків до дітей. Але Кольцов помилково вважав білкові молекули носіями спадкової інформації. У ті ж роки Левін в США наводить докази існування РНК і ДНК.
Публікація книги засновника квантової механіки Шредінгера про поглядах фізика на процеси в живому організмі справила величезний вплив на роботи Ф. Крику і Дж. Уотсона з вивчення складу молекули ДНК. Будова дезоксирибонуклеїнової кислоти тривалий час не піддавалося розшифровці.
Уотсон і Крик в 1953 зробили відкриття структури дезоксирибонуклеїнової кислот, запропонували модель ДНК - подвійну спіраль. Так з`явився новий напрям в науці - молекулярна генетика. За праці по розшифровці коду генетичної інформації Крик і Уотсон отримали в 1962 році Нобелівську премію.
Молекула утворена двома полінуклеотідниє ланцюжки, додатково згорнутими в подвійну спіраль. унікальне будову ДНК полягає в певному чергуванні нуклеотидів, специфічному для кожної ділянки макромолекули. Ланцюг дезоксирибонуклеїнової кислоти являє полімер, число мономерів-нуклеотидів - кілька десятків тисяч. У послідовності мономерів закодована генетична інформація про ознаки організму. Таким чином, дезоксирибонуклеїнової кислоти відрізняється наступними характеристиками:
Завдяки величезній кількості фосфатних залишків дезоксирибонуклеїнової кислоти має властивості сильної багатоосновної кислоти (в тканинах присутні її солі). Для виконання завдання за описом будови ДНК треба згадати зміст двох тим з органічної хімії: «Вуглеводи» і «Азотовмісні органічні речовини». Наприклад, пропонується наступна вправа: охарактеризуйте мономери дезоксирибонуклеїнової кислоти. У відповіді необхідно зазначити, що фосфорна кислота і вуглевод мають однакову будову у всіх нуклеотидів. Азотисті основи за своєю хімічною природою є похідними пурину і піримідину. Всього таких структур налічується 4 типи: аденін, гуанін (пуринові) - цитозин і тимін (піримідинові). Мономери складають ланцюг ДНК за наступною схемою:
(Азотиста основа + вуглевод дезоксирибоза = нуклеозид) + залишок фосфорної кислоти = нуклеотид.
Назви останніх походять від назв азотистих основ. Мономери з`єднуються один з одним ковалентним зв`язком, створюючи послідовність нуклеотидів (це і є дезоксирибонуклеїнова кислота).
Формула мономерів ДНК має наступний вигляд:
Окремі витки ланцюга ДНК скріплюють водневі зв`язку, певну роль відіграють гідрофобні взаємодії. Температура вище 50 ° С послаблює силу тяжіння між підставами. При подальшому нагріванні полінуклеотидні ланцюга поділяються, ДНК плавиться. Денатурація відбувається при нагріванні до 80 ° С.
Одна ланцюг ДНК містить азотисті основи, які розташовуються в певному порядку по відношенню до структур другий полинуклеотидной «стрічки». Утворюються дві комплементарні пари: аденін (А), пов`язаний з тиміном (Т) - гуанін (Г), комплементарний цитозину (Ц). Кожна з частин однієї пари доповнює іншу, як половинки розбитої чашки. Слово «комплемент» - грецького походження. У перекладі означає «додаток».
Коли послідовність нуклеотидів в одного ланцюга ДНК відома, склад другий встановлюють за принципом комплементарності. З`єднання нуклеотидів відбувається завдяки взаємодії атомів водню і кисню. Між аденілові і тіміділових нуклеотидами виникає 2 водневі зв`язку, гуаніловий і цітозіловий з`єднують 3 аналогічних «містка».
Здатність молекули ДНК подвоюватися - її унікальна властивість, що забезпечує передачу спадкових ознак від одних поколінь живих організмів - до інших (наступним). Редуплікація дезоксирибонуклеїнової кислоти - це її подвоєння. Відбуваються такі процеси і явища:
Дезоксирибонуклеїнової кислоти вперше була синтезована поза організмом північноамериканським дослідником А. Корнбергом (1967). Його співвітчизник і колега Х. Коран через рік штучно отримав полідезоксірібонуклеотід, який за будовою відповідав гену або ділянці спіральної молекули носія спадкової інформації. Фахівці медичної школи в Гарварді в 1969 році зуміли визначити межі окремого гена і розділити його з іншою ланцюжком.
Завдяки вивченню структури і функцій нуклеїнових кислот вчені пояснили суть передачі спадкової інформації, необхідної для біосинтезу білка в клітці. Відкриття структури ДНК зіграло величезну роль в діагностиці та лікуванні спадкових захворювань, селекції. Зміна спадкової природи організмів отримало назву «генна інженерія». З`явилася можливість створювати генетично модифіковані об`єкти (ГМО) з наперед заданими ознаками.
Позитивну оцінку численних відкриттів в цій області необхідно доповнити зауваженням про можливі негативні наслідки споживання їжі з ГМО. На рівні держав прийняті закони, що забезпечують біологічну безпеку населення. Створені організації, які відстежують дотримання правил ввезення та продажу продуктів, що містять ГМО. Вони повинні мати відповідне маркування. У ряді країн для таких товарів відводяться окремі стелажі в супермаркетах. Екологічно чиста продукція отримує маркування «Без ГМО». Ціни на подібні товари можуть бути в кілька разів вище.
З розвитком природничих наук, яке відбулося на початку 20 століття, вдалося виявити принципи спадковості. В цей же…
Молекула ДНК складається з двох ниток, що утворюють подвійну спіраль. Вперше її структура була розшифрована Френсісом…
Рибосома, функції якої будуть розглянуті в цій статті, - це частинка, яка розташована безпосередньо всередині клітини.…
Олеїнова кислота - це одна з найбільш корисних жирних кислот, без яких нормальний обмінний процес в людському організмі…
Індустрія краси постійно відстежує розвиток наукової думки і знаходить місце інновацій в косметиці. Останнім часом…
Всі живі організми, за винятком вірусів, складаються з клітин. Давайте ж розберемося, що це таке і яка її структура.Що…
У живому організмі присутні три основні макромолекули: білки і нуклеїнові кислоти двох видів. Завдяки їм підтримується…
Кожен живий організм має особливий набором білків. Певні сполуки нуклеотидів і їх послідовність в молекулі ДНК…
Неорганічні речовини діляться на три каса: кислоти, гідроксиди та солі. До розряду перших відноситься така речовина, як…
Існує кілька визначень, що таке органічні речовини, чим вони відрізняються від іншої групи сполук - неорганічних. Одне…
ДНК є надійним сховищем генетичної інформації. Але її потрібно не тільки тримати в цілості, а й передавати нащадкам.…
ДНК є універсальним джерелом і хранителем спадкової інформації, яка записана за допомогою спеціальної послідовності…
Ядро клітини - центральний органоїд, один з найважливіших. Наявність його в клітці є ознакою високої організації…
Друга назва яблучної кислоти - оксіянтарная. Це представник класу гідрокси-дикарбонових кислот. Вперше з`єднання було…
Всі речовини, які містять вуглецевий атом, крім карбонатів, карбідів, ціанідів, тіоціонат і вугільної кислоти, являють…
В організмі роль білків надзвичайно велика. При цьому таку назву речовина може носити тільки після того, як набуває…
Величезне число з`єднань, відомих сучасному світові, відносяться до органічних кислот. У природі вони виходять в…
Зовсім недавно в мікробіології та генетики стався істотний прорив, що вплинув на науку. Майже повністю розкодували…