Dědičná informace: skladování a přenos. Genetický kód. Řetěz DNA

Po objevení principu molekulární organizace takové látky jako DNA v roce 1953 se začala rozvíjet molekulární biologie. Dále v procesu výzkumu vědců

Každý den na molekulární úrovni dochází k nejkomplexnějším procesům. Jak vzniká molekula DNA, z čeho se skládá? A jakou roli hrají molekuly DNA v buňce? Budeme podrobně rozpoznat všechny procesy, které se vyskytují uvnitř dvojitého řetězce.

Co je to dědičná informace?

Tak, odkud všechno začalo? Ev v roce 1868 našli nukleové kyseliny v jádrech bakterií. A v roce 1928 N. Koltsov předložil teorii, že v DNA je šifrována veškerá genetická informace o živém organismu. Pak J. Watson a F. Crick našli model pro nyní slavnou DNA helix v roce 1953, pro kterou si zasloužil uznání a ocenění - Nobelovu cenu.

Co je DNA obecně? Tato látka se skládá z 2 spojený vlákna, přesněji spirály. Část takového řetězce s určitě informace se nazývá gen.

DNA uchovává všechny informace o tom, jaké bílkoviny budou tvořeny a v jakém pořadí. Makromolekula DNA je materiálovým nosičem neuvěřitelně trojrozměrný informace, která je zaznamenána přísnou sekvencí jednotlivých cihel - nukleotidů. Celkem 4 nukleotidy se navzájem doplňují chemicky a geometricky. Tento princip doplňování nebo doplňkovosti ve vědě bude popsán později. Toto pravidlo hraje klíčovou roli v kódování a dekódování genetické informace.

Vzhledem k tomu, že řetězec DNA je neuvěřitelně dlouhý, nedochází k opakování této sekvence. Každá živá bytost má svůj unikátní řetězec DNA.

Funkce DNA

K funkcím deoxyribonukleové kyseliny uchovávání dědičných informací a její převedení na potomstvo. Bez této funkce by genom druhů nemohl být zachován a rozvíjen po tisíce let. Organismy, které prošly vážně mutace genů, častěji nepřežijí ani neztratí schopnost produkovat potomky. Tak vzniká přirozená ochrana před degenerací druhu.

Více jednou z hlavních funkcí je implementace uložených informací. Buňka nemůže vytvářet žádné vitální proteiny bez instrukcí uložených v dvojitém řetězci.

Složení nukleových kyselin

Nyní už víme, jaké jsou samotné nukleotidy - DNA cihly. Obsahují 3 látky:

• Kyselina ortofosforečná.
• Dusíková báze. Pyrimidinové báze - které mají pouze jeden kroužek. Zahrnují thymin a cytosin. Purinové základny, ve kterých jsou 2 kroužky. Jedná se o guanin a adenin.
• Sacharóza. V DNA - deoxyribóze, v RNA - ribóze.

Počet nukleotidů se vždy rovná počtu dusíkatých bází. Ve speciálních laboratořích se štěpí nukleotid a z ní se extrahuje dusíkatá báze. Takže si prostudujte jednotlivé vlastnosti těchto nukleotidů a možné mutace v nich.

Úrovně organizace dědičných informací

Oddělujte 3 úrovně organizace: gen, chromozomální a genomické. Všechny informace potřebné pro syntézu nového proteinu jsou obsaženy v malé části genového řetězce. To znamená, že tento gen je považován za nejnižší a nejjednodušší úroveň kódování informací.

Geny jsou naopak shromážděny do chromozomů. Kvůli takové organizaci nositele dědičného materiálu ze skupiny charakteristik určitě zákony se střídají a jsou přenášeny z jedné generace na druhou. Je třeba poznamenat, že geny v těle jsou neuvěřitelné, ale informace se neztrácejí, i když je mnohokrát rekombinovány.

Oddělit několik typů genů:

• pro funkční účely existují 2 typy: strukturní a regulační sekvence;
• ovlivňovat procesy probíhající v buňce se vyznačují: supervitalnye, smrtící, podmíněně letální geny, stejně jako geny a mutators antimutator.

Geny podél chromozomu jsou uspořádány v lineárním pořadí. U chromozomů nejsou informace namířené náhodně, existuje určitý pořádek. Existuje i mapa, ve které jsou zobrazeny polohy nebo lokace genů. Například je známo, že chromozom číslo 18 kóduje data o barvě očí dítě.

A co je genom? Toto je jméno celé sady nukleotidových sekvencí v tělních buňkách. Genom charakterizuje celý druh, ne jednotlivé druhy.

Jaký je genetický kód osoby?

Faktem je, že celý obrovský potenciál lidského rozvoje byl položen již v době koncepce. Všechny dědičné informace, které jsou nezbytné pro rozvoj zygote a růstu dítě již po narození, je zakódován v genech. Názvy DNA jsou nejzákladnějšími nosiči dědičných informací.

Osoba má 46 chromozomů nebo 22 somatických párů plus jeden chromozom určující pohlaví od každého rodiče. Tato diploidní sada chromozomů kóduje celý fyzický vzhled člověka, jeho duševní a fyzické schopnosti a předispozici k nemocem. Somatické chromozomy jsou navzájem nerozlišitelné, ale mají různé informace, protože jeden z nich je od otce, druhý je od matky.

Mužský kód se od posledního páru chromozomů liší - HU. Ženská diploidní množina je poslední pár, XX. Muži jde do jeden chromozóm X od biologické matky a pak ona přenášeno dcery. Genitální U-chromozom přenášeno synové.

Lidské chromozomy se značně liší. Například nejmenší pár chromozomů je číslo 17. A největší pár je 1 a 3.

Průměr dvojité šroubovice u lidí je pouze 2 nm. DNA je tak těsně zkroucená, že se vejde do jádra malých buněk, i když její Délka bude 2 metry, pokud její nepoužívejte. Délka spirály je stovky miliónů nukleotidů.

Jak se přenáší genetický kód?

Takže, jakou roli hrají molekuly DNA v buňce během rozdělení? Geny - nosiče dědičných informací - jsou umístěny uvnitř každé buňky těla. Chcete-li přenést svůj kód na dětský organismus, rozdělí se mnoho tvorů jeho DNA na 2 identických spirálech. Toto se nazývá replikace. V procesu replikace DNA doplňují speciální "stroje" každý řetězec. Po genetických spirálních bifurkátech začne být jádro a všechny organely rozděleny a pak celá buňka.

Ale u lidí je jiný proces přenosu genů sexuální. Znaky otce a matky jsou smíšené, nový genetický kód obsahuje informace od obou rodičů.

Skladování a přenos hereditárních informací je možný kvůli komplikované organizaci DNA helixu. Koneckonců, jak jsme řekli, struktura bílkovin je šifrována v genech. Jakmile byl vytvořen během koncepce, tento kód po celý život se sám zkopíruje. Karyotyp (osobní soubor chromozomů) se nemění během obnovy buněk orgánů. Přenos informací se provádí pomocí sexuálních gamét - mužů a žen.

Pouze viry obsahující jeden řetězec RNA nemohou přenášet své informace potomkům. Proto, aby se reprodukovali, potřebují lidské nebo zvířecí buňky.

Realizace dědičných informací

V jádru buňky se neustále vyskytují důležité procesy. Veškeré informace zaznamenané v chromozomech se používají k vytvoření proteinů z aminokyselin. Ale řetězec DNA nikdy neopouští jádro, takže je zde potřeba pomoc další důležité sloučeniny = RNA. Jen RNA je schopna proniknout do membrány jádra a interagovat s řetězcem DNA.

Prostřednictvím interakce DNA a 3 druhů RNA je realizována veškerá kódovaná informace. Na jaké úrovni je implementace dědičných informací? Všechny interakce se vyskytují na úrovni nukleotidů. Informační RNA zkopíruje část řetězce DNA a přináší tuto kopii do ribosomu. Zde začíná syntéza nukleotidů nové molekuly.

Aby mRNA zkopírovala potřebnou část řetězce, spirála se rozvinula a poté se po dokončení procesu přeměny obnoví. Navíc, tento proces se může objevit současně na 2 stranách 1 chromozomu.

Princip komplementarity

Helix DNA se skládá z nukleotidů 4 - je adenin (A), guanin (G), cytosin (C), thymin (T). Ty jsou spojeny vodíkovými vazbami pravidla komplementarity. E. Chargaff pomohli založit toto pravidlo jako vědec si všimli některé pravidelnosti chování těchto látek. E. Chargaff zjistil, že molární poměr adeninu k thyminu je jeden. Přesně stejný poměr guaninu k cytosinu je vždy stejný jako jeden.

Na základě své práce genetika vytvořila pravidlo pro interakci nukleotidů. Pravidlo komplementarity spočívá v tom, že adenin se váže pouze na thymin a guaninu na cytosin. Během dekódování spirály a syntézy nového proteinu v ribozómu toto pravidlo prokládání pomáhá rychle nalézt požadovanou aminokyselinu, která je připojena k transportní RNA.

RNA a její typy

Co je to dědičná informace? Tato sekvence nukleotidů v dvojvláknu DNA. A co je RNA? V než je její práci? RNA nebo ribonukleová kyselina pomáhá extrahovat informace z DNA, dekódovat její a na základě principu komplementarity vytvářejí buňky potřebné pro buňky.

Přidělit 3 typy RNA. Každý z nich plní svou funkci přísně.

1. Informace (mRNA), nebo stálejejí matice. Vejde přímo do středu klece do jádra. Najde v jednom z chromozomů potřebný genetický materiál pro tvorbu bílkovin a kopíruje jednu stranu dvojitého řetězce. Kopírování je opět založeno na principu komplementarity.
2. Doprava Je malá molekula, která má na jedné straně dekodéry - nukleotidy a na druhé straně aminokyseliny. Úkolem tRNA je doručit ji do "obchodu", tedy do ribozómu, kde syntetizuje nezbytnou aminokyselinu.
3. rRNA je ribosomální. Řídí množství produkovaného bílkovin. Skládá se ze dvou částí - sekce aminokyselin a peptidu.

Jediný rozdíl v dekódování spočívá v tom, že RNA nemá thymin. Namísto thyminu je tam uracil. Ale pak v procesu syntézy bílkovin s TRNK stále instaluje všechny aminokyseliny správně. Pokud dojde k selhání při dekódování informací, dojde k mutaci.

Oprava poškozené molekuly DNA

Proces obnovy poškozené dvojitý řetězec se nazývá opravy. V procesu opravy poškozené geny jsou odstraněny.

Potom je nezbytná sekvence prvků přesně reprodukována a řezána zpět na stejné místo na řetězci, ze kterého byla vytažena. To vše je způsobeno speciálními chemikáliemi - enzymy.

Proč se vyskytují mutace?

Proč se některé geny začnou přemisťovat a přestat plnit svou funkci - ukládání důležitých dědičných informací? To je způsobeno chybou při dekódování. Například pokud je adenin náhodný nahrazen na thyminu.

Existují také chromozomální a genomové mutace. Chromozomální mutace se vyskytují, pokud plotry dědičných informací spadnou, jsou zdvojeny nebo dokonce přeneseny a integrovány do jiného chromozomu.

Genomické mutace jsou nejvíce vážně. Jejich důvodem je změna počtu chromozomů. To znamená, že když namísto dvojice - diploidní souprava - je v karyotypu umístěna triploidní sada.

Nejznámějším příkladem triploidních mutací - je Downův syndrom, ve kterých osobní sadu chromozomů 47. Tyto děti vytvořené chromozomu 3 on-site 21-tý pár.

Existuje také mutace, jako je polyploidie. Ale polyploidie se vyskytuje pouze v rostlinách.