Nukleiinihapot sisältävät korkeapolymeeriyhdisteitä, jotka hajoavat hydrolyysin aikana nukleotideiksi, jotka koostuvat puriini- ja pyrimidiiniemäksistä, pentoosista ja fosforihaposta. Nukleiinihapot sisältävät hiiltä, ​​vetyä, fosforia, happea ja typpeä. Nukleiinihappoja on kaksi luokkaa: ribonukleiinihapot (RNA) ja deoksiribonukleiinihapot(DNA).

DNA Polymeeri, jonka monomeerit ovat deoksiribonukleotideja. DNA-molekyylin spatiaalisen rakenteen malli kaksoiskierteen muodossa (kuva 10) ehdotettiin vuonna 1953. J. Watson ja F. Creek(tämän mallin rakentamiseen he käyttivät teoksia M. Wilkins, R. Franklin, E. Chargaff).

DNA-molekyyli muodostuu kahdesta polynukleotidiketjusta, jotka on kierretty spiraalimaisesti toistensa ympärille ja yhdessä kuvitteellisen akselin ympärillä, ts. on kaksoiskierre (lukuun ottamatta joitakin DNA:ta sisältäviä viruksia, joissa on yksijuosteinen DNA).

DNA:n kaksoiskierteen halkaisija on 2 nm, vierekkäisten nukleotidien välinen etäisyys on 0,34 nm ja kierteen kierrosta on 10 emäsparia (bp). Molekyylin pituus voi olla useita senttimetrejä. Molekyylipaino - kymmeniä ja satoja miljoonia. Ihmisen solun ytimessä olevan DNA:n kokonaispituus on noin 2 m. Eukaryoottisoluissa DNA muodostaa komplekseja proteiinien kanssa ja sillä on spesifinen avaruudellinen konformaatio.

DNA monomeeri - nukleotidi (deoksiribonukleotidi) - koostuu kolmen aineen jäämistä: 1) typpipitoinen emäs, 2) deoksiriboosi(viiden hiilen monosakkaridi tai pentoosi) ja 3) fosforihappo.

Nukleiinihappojen typpipitoiset emäkset kuuluvat pyrimidiinien ja puriinien luokkiin. DNA:n pyrimidiiniemäkset(molekyylissä on yksi rengas) - tymiini, sytosiini. Puriiniemäkset(on kaksi rengasta) - adeniini ja guaniini.

DNA-nukleotidin monosakkaridia edustaa deoksiriboosi.

Nukleotidin nimi on johdettu vastaavan emäksen nimestä (taulukko nro 2). Nukleotidit ja typpipitoiset emäkset on merkitty isoilla kirjaimilla.

Tab. Nro 2. Typpipitoiset emäkset DNA-molekyylissä.

Polynukleotidiketju muodostuu nukleotidien kondensaatioreaktioiden seurauksena. Tässä tapauksessa fosfoesterisidos syntyy yhden nukleotidin deoksiriboositähteen 3"-hiilen ja toisen fosforihappotähteen (kuva 11) välille (kuuluu vahvojen kovalenttisten sidosten luokkaan). Polynukleotidin toinen pää ketjun päät ovat 5" hiiltä (tätä kutsutaan 5"-pääksi), toinen - 3"-hiili (3"-pää)

Yhtä nukleotidiketjua vastaan ​​on toinen ketju. Nukleotidien järjestyminen näissä kahdessa ketjussa ei ole satunnainen, vaan tiukasti määritelty: tymiini sijaitsee aina toisen ketjun adeniinia vasten toisessa ketjussa ja sytosiini aina guaniinia vasten, adeniinin ja tymiinin välille syntyy kaksi vetysidosta, kolme vetysidosta. sidoksia guaniinin ja sytosiinin välillä. Mallia, jonka mukaan eri DNA-säikeiden nukleotidit ovat tiukasti järjestyksessä (adeniini - tymiini, guaniini - sytosiini) ja yhdistyvät selektiivisesti toisiinsa, on ns. täydentävyyden periaatetta. On huomattava, että J. Watson ja F. Creek ymmärsi täydentävyyden periaatteen teosten lukemisen jälkeen E. Chargaff. E. Chargaff tutkittuaan valtavaa määrää erilaisten organismien kudos- ja elimisnäytteitä, havaitsi, että missä tahansa DNA-fragmentissa guaniinitähteiden pitoisuus vastaa aina tarkasti sytosiinin ja adeniinin tymiinin pitoisuutta ( "Chargaffin sääntö"), mutta hän ei voinut selittää tätä tosiasiaa.

Komplementaarisuuden periaatteesta seuraa, että yhden ketjun nukleotidisekvenssi määrää toisen ketjun nukleotidisekvenssin.

DNA:n ketjut vastakkainen(monisuuntainen), ts. eri ketjujen nukleotidit sijaitsevat vastakkaisiin suuntiin, ja siksi ketjun 3 "päätä vastapäätä on toisen ketjun 5" pää. DNA-molekyyliä verrataan joskus kierreportaisiin. Näiden tikkaiden "kaide" on sokeri-fosfaattirunko (deoksiriboosin ja fosforihapon vuorottelevat jäännökset); "vaiheet" ovat toisiaan täydentäviä typpipitoisia emäksiä.

DNA:n toiminta - perinnöllisten tietojen tallentaminen ja välittäminen.

DNA-molekyylin ominaisuudet:

replikointi;

Korjaus;

Rekombinaatio.

20..Genetiikka tieteenä. Genetiikan peruskäsitteet: perinnöllisyys, vaihtelevuus; alleeliset geenit, homo- ja heterotsygootit; merkit - hallitseva, resessiivinen, vaihtoehtoinen; genotyyppi, fenotyyppi; mendelin merkkejä.

GENETIIKKA- tiede perinnöllisyydestä ja vaihtelevuudesta.

Perinnöllisyys- elävien yleismaailmallinen ominaisuus eliöiden kyvyn muodossa välittää ominaisuutensa ja ominaisuutensa sukupolvelta toiselle.

Vaihtuvuus- ominaisuus, joka on suoraan vastakkainen perinnöllisyydelle - organismien kyky hankkia uusia merkkejä ja ominaisuuksia organismien yksilöllisen kehityksen prosessissa (ontogeneesi).

1900- genetiikan tieteenä syntymävuosi.

Sitä vanhemman merkkiä, joka ensimmäisen sukupolven kasveilla oli, G. Mendel kutsui hallitseva ominaisuus

Ominaisuus oli läsnä Fl-sukupolvessa piilevässä muodossa. G. Mendel soitti hänelle resessiivinen ominaisuus

Merkit ovat toisensa poissulkevia tai vastakkaisia ​​( vaihtoehto);

FENOTYPPI Joukko biologisia ominaisuuksia ja ominaisuuksia organismille, joka on kehittynyt sen yksilöllisen kehityksen prosessissa.

GENOTYYPPI Organismin perinnöllinen perusta, kaikkien sen geenien kokonaisuus, kaikki organismin perinnölliset tekijät.

Mendeliläiset piirteet ovat niitä, joiden periytyminen tapahtuu G. Mendelin määrittelemien lakien mukaisesti. Mendelin piirteet määräytyvät yhden geenin toimesta monogeenisesti, eli kun ominaisuuden ilmentymisen määrää alleelisten geenien vuorovaikutus, joista toinen hallitsee toista.

Homotsygoottinen on diploidinen organismi tai solu, joka kantaa homologisissa kromosomeissa identtisiä geenin alleeleja.

heterotsygootti Heterotsygoottisella tarkoitetaan diploidisia tai polyploidisia ytimiä, soluja tai monisoluisia organismeja, joiden geenikopioita homologisissa kromosomeissa edustavat erilaiset alleelit.

21.Hybridologinen menetelmä, sen ydin. Ristitystyypit - mono- ja polyhybridi, analysointi. Heidän olemuksensa.

G. Mendel kehitti kokeen ominaisuuksien periytymisen tutkimiseksi hybridologisen analyysin menetelmä . Tässä ovat sen tärkeimmät ominaisuudet:

1) samaan lajiin kuuluvat organismit osallistuvat risteytykseen;

2) tutkittavien ominaisuuksien tulee olla toisensa poissulkevia tai vastakkaisia ​​( vaihtoehto);

3) alkuperäisten ylämuotojen tulee olla "puhtaita viivoja" ( homotsygootit) tutkittujen ominaisuuksien mukaan;

4) periytymismalleja tutkittaessa on aloitettava ominaisuuksien vähimmäismäärän analyysi, joka monimutkaistaa koetta vähitellen: vanhempien yksilöiden tulee erota yhdellä vaihtoehtoisten piirteiden parilla → kahdella parilla → pienellä määrällä vaihtoehtoisia pareja ominaisuudet;

5) jälkeläisten yksilöllisen analyysin tekeminen ja sukupolven jakautumisen esiintyessä on tarpeen suorittaa tilastollinen analyysi;

6) periytymismallien tutkimusta tehdään useiden sukupolvien ajan.

Siten hybridologinen analyysi on risteytysjärjestelmä, jonka avulla voimme jäljittää ominaisuuksien periytymisen luonteen useissa sukupolvissa ja tunnistaa kasvaimia.

monohybidi risti- risteyttämiseen otetut vanhempainhenkilöt eroavat yhden vaihtoehtoisen piirteen osalta.

Dihybridi risti- risteyttämiseen otetut organismit eroavat kahdesta vaihtoehtoisesta ominaisuusparista.

Analysoi ristiä suoritetaan tutkitun yksilön genotyypin määrittämiseksi. Tätä varten tutkittava yksilö (?) risteytetään resessiivisen homotsygootin (aa) kanssa.

Jos F 1:ssä havaitaan 1:1 jakautuminen, niin tutkittava yksilö on genotyypin mukaan heterotsygoottinen - Ah .

22.Mendelin lait perustuvat monohybridiristeykseen. Kirjoita kokeilu.

Mendelin ensimmäinen laki(hybridien yhtenäisyys) - risteyttäessään homotsygoottisia

vanhemmille, jotka eroavat yhdellä alleelisten piirteiden parilla, kaikki ensimmäisen sukupolven hybridit ovat samanlaisia ​​fenotyypin ja genotyypin suhteen.

Mendelin toinen laki(toisen sukupolven hybridien halkaisu) - klo

heterotsygoottisten organismien monohybridiristeytys toisen sukupolven hybrideissä, jakautuminen tapahtuu fenotyypin mukaan suhteessa 3:1 ja genotyypin mukaan - 1:2:1

23.Hypoteesi sukusolujen puhtaudesta, sen sytologinen perustelu.

sukusolujen puhtaussääntö, jonka mukaan perinnölliset taipumukset eivät sekoitu heterotsygoottisessa organismissa ja eroavat "puhtaiksi" sukusolujen muodostumisen aikana (yksi perinnöllisyystekijä tulee sukusoluun ( alleeli) jokaisesta tyypistä).

24.Mendelin laki perustuu dihybridiristeykseen. Kirjoita kokeilu.

Mendelin kolmas laki(ominaisuuksien itsenäinen periytyminen) - risteyksessä

kaksi homotsygoottista yksilöä, jotka eroavat toisistaan ​​kahdella tai useammalla vaihtoehtoisella ominaisuusparilla, geenit ja niitä vastaavat ominaisuudet periytyvät toisistaan ​​riippumatta ja yhdistetään kaikkiin mahdollisiin yhdistelmiin. Laki ilmenee pääsääntöisesti niille ominaisuuspareille joiden geenit ovat homologisten kromosomien ulkopuolella. Jos merkitsemme kirjaimella ja alleeliparien lukumäärällä ei-homologisissa kromosomeissa, niin fenotyyppisten luokkien lukumäärä määräytyy kaavalla 2n ja genotyyppiluokkien lukumäärä - 3n. Epätäydellisen dominanssin ollessa kyseessä fenotyyppisten ja genotyyppisten luokkien lukumäärä on sama

25.Sukupuolen määrityksen kromosomaalinen mekanismi.

Sukupuoliominaisuuksien muodostumisessa on neljä tasoa:

Kromosomaalisen sukupuolen määritys;

Sukupuolen määrittäminen sukurauhasten tasolla;

Fenotyyppinen sukupuolen määrittäminen (seksuaaliset ominaisuudet);

Seksin psykologinen määritelmä.

Kromosomaalisen sukupuolen määritys eläimillä ja ihmisillä esiintyy hedelmöityshetkellä. Henkilölle tämä on 46 XX tai 46 XY karyotyypin muodostumista, joka määräytyy heterogameettisen sukupuolen sukusolujen mukaan. Ihmisillä naissukupuoli on homogameettinen ja miessukupuoli heterogameettinen. Päinvastoin linnuissa ja perhosissa urokset ovat homogameettisia ja naaraat heterogameettisia. Ortopteraalisissa hyönteisissä naaraat ovat homogameettisia, ja niiden karyotyyppi on XX, kun taas urokset ovat heterogameettisia - XO, joista jälkimmäisistä puuttuu y-kromosomi.

Sukupuolen määrittäminen sukurauhasten tasolla ihmisillä se alkaa siitä, että 3. alkionkehitysviikolla keltapussin endodermiin ilmaantuu primäärisiä sukusoluja, jotka kemotaktisten signaalien vaikutuksesta siirtyvät munimisalueelle. sukurauhaset (sukurauhaset). Sukupuoliominaisuuksien jatkokehitys määräytyy y-kromosomin läsnäolon tai puuttumisen perusteella karyotyypissä.

Kivekset kehittyvät, jos niissä on Y-kromosomi. Primaaristen sukusolujen y-kromosomin ohjauksessa alkaa syntetisoitua H-Y-antigeeni, jota koodaa Y-kromosomin ohjaama rakenteellinen autosomaalinen geeni. Sukurauhasen alkuosan muuttamiseksi kivekseksi riittää pieni H-Y-antigeenin pitoisuus. Kivesten kehitykseen vaikuttaa myös ainakin 19 muuta geeniä: autosomaalinen ja X-kytketty. Ja äidin istukan erittämän koriogonisen gonadotropiinin vaikutuksesta kiveksissä alkaa muodostua miessukupuolihormoneja (androgeenejä) - nämä ovat testosteroni ja 5-dihydrotestosteroni.

Fenotyyppinen sukupuolen määrittäminen sisäisten ja ulkoisten sukupuolielinten kehityksen muodossa ja koko fenotyypin kehittyminen miestyypin mukaan tapahtuu seuraavasti. X-kromosomiin liitetty geeni (Tfm +) koodaa reseptoriproteiinia, joka testosteroniin sitoutuessaan kuljettaa sen soluytimiin, joissa testosteroni aktivoi geenejä, jotka varmistavat kehittyvän organismin erilaistumisen miestyypiksi, mukaan lukien vas deferens. Ihmisalkiossa primaarisen munuaisen tiehyestä muodostuu kaksi kanavaa: mulleri- ja susikanava. Miehillä Mullerin kanavat vähenevät ja Wolfin tiehyet muuttuvat siementiehyiksi ja rakkuloiksi. Tfm + -geenin mutaation ja testosteronireseptorien vialla voi kehittyä oireyhtymä kivesten feminisaatio. Tällaisissa tapauksissa yksilöillä, joilla on miesten karyotyyppi, ulkoiset sukuelimet kehittyvät naistyypin mukaan. Tässä tapauksessa emätin lyhenee ja päättyy sokeaan pussiin, ja kohtu ja munanjohtimet puuttuvat. Vartalon mittasuhteiden mukaan tällaiset naiset lähestyvät mallien tyyppiä. On amenorrea (kuukautisten puuttuminen). Samaan aikaan maitorauhaset kehittyvät normaalisti. Heidän psykologinen kehitysnsä tapahtuu naistyypin mukaan, vaikka on olemassa miespuolinen karyotyyppi ja munasarjojen sijaan heillä on kivekset, jotka sijaitsevat joko häpyhuuletissa tai nivuskanavassa tai vatsaontelossa. Spermatogeneesi puuttuu.

Hormonireseptoreissa ei ole vain tiettyjen sukuelinten kohdesoluja, vaan myös aivohermosoluja. Hormonien vaikutus aivoihin alkaa jo alkiovaiheessa, mikä vaikuttaa myöhemmin seksuaalisen käyttäytymisen ominaisuuksiin.

Jos tsygootin karyotyypissä ei ole Y-kromosomia, muodostuu naisfenotyyppi ilman erityisten säätelytekijöiden osallistumista. Samanaikaisesti primaarisen munuaisen tiehyestä muodostuvista kahdesta tiehyestä Wolf-kanava pienenee ja Muller-tie muuttuu kohtuksi ja munanjohtimiksi.

26.Linkittynyt perinnöllisyys, risteytys, geenien välisen etäisyyden määritys Drosophila-kokeessa. Kytkentäryhmät, kromosomikartat.

3. Prokaryootit ja eukaryootit. Soluteoria, sen historia ja nykyaikainen ymmärrys. Soluteorian arvo biologialle ja lääketieteelle.

4. Solu - elävän aineen yleismaailmallisena järjestäytymismuotona. Eukaryoottisolun tärkeimmät rakenneosat ja niiden ominaisuudet.

5. Solukalvo, sen rakenne, solukalvon tehtävät.

6. Solun sytoplasma, sen komponentit ja tarkoitus

10. Solun kemiallinen koostumus (proteiinit, niiden rakenne ja toiminnot).

11. Nukleiinihapot, niiden rakenne, sijainti, merkitys

13. DNA:n rakenne ja toiminnot. DNA:n replikaatiomekanismit. biologinen merkitys. Geneettinen koodi, sen rakenteellinen organisaatio ja ominaisuudet

14. Proteiinin biosynteesi.

15. Ydin, sen rakenne ja toiminnot

16. Kromosomit ovat ytimen rakennekomponentteja. Rakenne, koostumus, toiminnot. Karyotyypin käsite, karyogrammi

17. Assimilaatio ja dissimilaatio biologisten järjestelmien itsensä uusiutumisen perustana. Määritelmä, olemus, merkitys.

18 Adenosiinidifosfaatti (ADP) ja adenosiinitrifosfaatti (ATP), niiden rakenne, sijainti ja rooli solun energia-aineenvaihdunnassa.

21. Mitoottinen solusykli. Jaksojen ominaisuudet. Mitoosi, sen biologinen merkitys. Amitoosi

22. Meioosi. Meioosin ensimmäisen ja toisen jaon ominaisuudet. Biologinen merkitys. Ero meioosin ja mitoosin välillä.

23. Lisääntyminen elävien pääomaisuutena. Aseksuaalinen ja seksuaalinen lisääntyminen. Aseksuaalisen ja seksuaalisen lisääntymisen muodot. Määritelmä, olemus, biologinen merkitys.

24. Ontogeny ja sen periodisointi. Suora ja epäsuora kehitys.

25. Spermatogeneesi, faasit ja solujen transformaatio. Seksuaalisen lisääntymisen biologinen merkitys.

26. Ovogeneesi. Naispuolisten sukusolujen muodostumisen piirteet.

28. Käsite alkion kehityksen päävaiheista (murskaus, gastrulaatio, kudosten ja elinten muodostuminen). Sytoorganogeneesin mekanismit ihmisillä.

29. Postembryonaalinen kehitys. Alkoholin ja nikotiinin vaikutukset ihmiskehoon.

30. Vanhuus ja ikääntyminen Kuolema biologisena ilmiönä.

31. Homeostaasin yleinen käsite.

32. Regeneraatio rakenteellisen homeostaasin ilmentymänä.

34. Luonnon organismien välisten suhteiden muodot. Symbioosi, jakautuminen ryhmiin. Parasitismi biologisena ilmiönä. Esimerkkejä.

35. Parasitologian peruskäsitteet. Lois-isäntäjärjestelmä. Opetuksia vektorivälitteisistä sairauksista. Esimerkkejä.

36. Yksinkertaisin. Latinalaiset nimet. Luokittelu, anna venäläiset ja latinalaiset nimet. organisaation ominaispiirteet. Merkitys lääketieteen kannalta.

37 Lisääntyminen alkueläimissä. konjugaatio ja parittelu.

38. Luokka Sporoviki. Malaria Plasmodium. Systematiikka, morfologia, kehityssykli, lajierot. Taistele malariaa vastaan. Malariahuollon tehtävät tässä vaiheessa.

39. Sarcode. tärkeimmät edustajat. Soita venäjäksi ja latinaksi. Punataudin ameba. Morfologia, kehityssykli, laboratoriodiagnostiikka, ehkäisy.

43. Kissanukko. Patogeneesi. Systematiikka, morfologia, kehityssykli, tartuntatavat. Laboratoriodiagnostiikka ja ennaltaehkäisy. Opisthorchiaasin pesäkkeet IVY:ssä.

44. Litteät madot. Morfologia, systematiikka, pääedustajat, merkitys. Niiden latinalaiset ja venäläiset nimet ja niiden aiheuttamat sairaudet.

46. ​​Härkä lapamato. Patogeneesi. Systemaattinen sijainti, morfologia, kehityssykli. Tartunnan tavat, taudin laboratoriodiagnoosi, ehkäisy.

47. Echinococcus. Patogeneesi. Systemaattinen sijainti, morfologia, kehityssykli. Laboratoriodiagnostiikka, tartuntatavat, ehkäisy.

48. Alveococcus. Patogeneesi. Systemaattinen sijainti, morfologia, kehityssykli. Laboratoriodiagnostiikka, tartuntatavat, ehkäisy.

72. Selkärankaisten aivojen fylogeneesin yleiset mallit.

13. DNA:n rakenne ja toiminnot. DNA:n replikaatiomekanismit. biologinen merkitys. Geneettinen koodi, sen rakenteellinen organisaatio ja ominaisuudet

DNA on monimutkainen orgaaninen yhdiste, joka on perinnöllisen tiedon materiaalinen kantaja. Se on kaksinkertainen haarautumaton lineaarinen polymeeri, jonka monomeerit ovat nukleotideja. DNA-nukleotidi koostuu typpipitoisesta emäksestä, fosforihappojäännöksestä ja deoksiriboosihiilihydraatista. On olemassa 4 tyyppiä nukleotideja, jotka eroavat typpipitoisilta emäksiltä: adeniini, joka sisältää adeniinin, sytosiini - sytosiini, guaniini - guaniini, tymiini - tymiini. Yhden DNA-juosteen typpipitoinen emäs on yhdistetty vetysillalla toisen emäkseen siten, että A on yhteydessä T:hen ja G C:hen. Ne ovat komplementaarisia toistensa kanssa. Tähän perustuu DNA:n ominaisuus, mikä selittää sen biologisen roolin: kyky lisääntyä itse, ts. automaattiseen toistoon. DNA-molekyylien automaattinen lisääntyminen tapahtuu polymeraasientsyymien vaikutuksen alaisena. Tässä tapauksessa DNA-molekyylien komplementaariset ketjut purkautuvat ja hajaantuvat. Sitten jokainen niistä alkaa syntetisoida uutta. Koska jokainen nukleotidien emäs voi kiinnittää toisen nukleotidin, jolla on vain tiukasti määritelty rakenne, emomolekyylin tarkka lisääntyminen tapahtuu. DNA:n pääasiallinen biologinen tehtävä on geneettisen tiedon varastointi, jatkuva itsensä uudistuminen ja välittäminen solussa. Geneettinen koodi on nukleotidien järjestys DNA-molekyylissä, joka ohjaa aminohapposekvenssiä DNA-molekyylissä. Geenit eivät itse ole suoraan mukana proteiinisynteesissä. Välittäjä geenin ja proteiinin välillä on mRNA. Geeni on malli mRNA-molekyylin rakentamiseen. Tietojen koodaus tulisi suorittaa useiden nukleotidien yhdistelmillä. 20 aminohappoa on löydetty erilaisista proteiineista. Sellaisen määrän salaamiseksi vain triplettikoodi voi tarjota riittävän määrän nukleotidiyhdistelmiä, joissa jokainen aminohappo on salattu kolmella vierekkäisellä nukleotidilla. Tässä tapauksessa 64 triplettiä muodostuu 4 nukleotidista. 64 DNA-tripletistä 61 koodaa erilaisia ​​aminohappoja, loput 3 kutsutaan merkityksettömiksi tai järjettömiksi tripleteiksi, ne toimivat välimerkkinä. Triplettien sekvenssi määrittää aminohappojen järjestyksen proteiinimolekyylissä. Geneettisen koodin ominaisuudet: Degeneraatio. Se ilmenee siinä, että monet aminohapot on salattu useilla tripletteillä. Spesifisyys. Jokainen tripletti voi koodata vain yhtä tiettyä aminohappoa. Se todistaa kaikkien maan päällä olevien elävien muotojen monimuotoisuuden alkuperän yhtenäisyydestä biologisen evoluution prosessissa. Näiden ominaisuuksien ohella geneettisen koodin tärkeimmät ominaisuudet ovat kodonien jatkuvuus ja kiistattomuus lukemisen aikana. Tämä tarkoittaa, että nukleotidisekvenssi luetaan kolminkertaisesti tripletiltä ilman aukkoja, kun taas viereiset tripletit eivät mene päällekkäin.

14. Proteiinin biosynteesi.

Yksi solujen aineenvaihdunnan keskeisistä prosesseista on proteiinisynteesi - monimutkaisen proteiini-polymeerimolekyylin muodostuminen aminohappomonomeereistä. Tämä prosessi tapahtuu solujen sytoplasmassa, ribosomeissa mRNA:n kautta ja on tuman DNA:n hallinnassa. Proteiinin biosynteesi koostuu kahdesta vaiheesta: transkriptio ja translaatio Transkriptio on prosessi, jossa DNA-molekyyliin kirjoitettu geneettinen koodi siirretään mRNA-molekyyliin. Toteutettu ytimessä. Transkriptio tapahtuu synteesin aikana mRNA-molekyylejä, joiden nukleotidit ovat kiinnittyneet DNA-nukleotideihin komplementaarisuuden periaatteen mukaisesti. MRNA-molekyyli poistetaan DNA:sta, kuten matriisista, minkä jälkeen se erotetaan ja siirretään sytoplasmaan, jossa translaatioprosessi tapahtuu erityisissä organelleissa - ribosomeissa. Lähettää. Translaatio on prosessi, jossa mRNA:lle tallennettu geneettinen informaatio muunnetaan ribosomeihin syntetisoidun proteiinimolekyylin rakenteiksi tRNA:n osallistuessa. mRNA-molekyylit kiinnittyvät ribosomeihin ja vedetään sitten vähitellen ribosomin rungon läpi. Jokaisella hetkellä ribosomin sisällä on pieni pala mRNA:ta. Nukleotiditripletit välittävät tietoa tRNA:ille, joiden koodaava tripletti on komplementaarinen mRNA-tripletin kanssa. tRNA kuljettaa aminohappoja ribosomeihin. Proteiinimolekyylin ensimmäisen aminohapon sisältävä tRNA-molekyyli on kiinnittynyt komplementaariseen kodoniinsa. Ribosomi liikkuu 1 tripletin eteenpäin. Uusi tRNA, joka sisältää toisen aminohapon, kiinnittyy ribosomin uuteen kodoniin. Sitten aminohappojen välille muodostuu peptidisidos ja muodostuu dipeptidi. Samanaikaisesti ensimmäisen aminohapon ja sen tRNA:n välinen sidos katkeaa, joka poistetaan, ja dipeptidi sitoutuu vain toiseen tRNA:han. Sitten ribosomi liikkuu vielä yhden kolmikon. Sitten kolmas tRNA-molekyyli, joka sisältää kolmannen aminohapon, liittyy ribosomin uuteen kodoniin. Tässä tapauksessa toisen tRNA:n yhteys aminohapon kanssa menetetään. Tämä jatkuu, kunnes koko polypeptidiketju on rakennettu.

Tässä artikkelissa opit DNA:n biologisen roolin. Joten tämä lyhenne on tuttu kaikille koulun penkistä, mutta kaikilla ei ole aavistustakaan, mitä se on. Koulun biologian kurssin jälkeen muistiin jää vain vähän tietoa genetiikasta ja perinnöllisyydestä, koska lapsille annetaan tämä monimutkainen aihe vain pinnallisesti. Mutta tämä tieto (DNA:n biologinen rooli, sen vaikutus kehoon) voi olla uskomattoman hyödyllistä.

Aloitetaan siitä, että nukleiinihapoilla on tärkeä tehtävä, nimittäin ne varmistavat elämän jatkuvuuden. Nämä makromolekyylit esitetään kahdessa muodossa:

• DNA (DNA);
• RNA (RNA).

Ne ovat kehon solujen rakenteen ja toiminnan geneettisen suunnitelman välittäjiä. Puhutaanpa niistä tarkemmin.

DNA ja RNA

Aloitetaan siitä, mikä tieteenala käsittelee niin monimutkaisia ​​kysymyksiä kuin:

• varastoinnin periaatteiden tutkiminen;
• sen täytäntöönpano;
• lähettää;
• biopolymeerien rakenteen tutkimus;
• niiden toiminnot.

Kaikkea tätä tutkii molekyylibiologia. Juuri tältä biologian tieteiden alalta löytyy vastaus kysymykseen, mikä on DNA:n ja RNA:n biologinen rooli.

Näitä nukleotideista muodostuneita makromolekyyliyhdisteitä kutsutaan "nukleiinihapoiksi". Tänne varastoidaan tietoa kehosta, joka määrää yksilön kehityksen, kasvun ja perinnöllisyyden.

Deoksiribonukleiini- ja löytö osuu vuoteen 1868. Sitten tutkijat onnistuivat havaitsemaan ne leukosyyttien ytimistä ja hirven siittiöistä. Myöhempi tutkimus osoitti, että DNA:ta löytyy kaikista kasvi- ja eläinluonnon soluista. DNA-malli esiteltiin vuonna 1953 ja Nobelin löytöpalkinto myönnettiin vuonna 1962.

DNA

Aloitetaan tämä osio sillä tosiasialla, että makromolekyylejä on 3 tyyppiä:

• deoksiribonukleiinihappo;
• ribonukleiinihappo;
• proteiinit.

Nyt tarkastelemme yksityiskohtaisemmin DNA:n rakennetta, biologista roolia. Joten tämä biopolymeeri välittää tietoa perinnöllisyydestä, ei vain kantajan, vaan myös kaikkien aiempien sukupolvien kehitysominaisuuksista. - nukleotidi. Siten DNA on geneettisen koodin sisältävien kromosomien pääkomponentti.

Miten tämä tieto välitetään? Koko asian ydin on näiden makromolekyylien kyky tuottaa itseään. Niiden lukumäärä on ääretön, mikä voidaan selittää niiden suurella koolla ja sen seurauksena valtavalla määrällä erilaisia ​​nukleotidisekvenssejä.

DNA:n rakenne

DNA:n biologisen roolin ymmärtämiseksi solussa on välttämätöntä tutustua tämän molekyylin rakenteeseen.

Aloitetaan yksinkertaisimmasta, kaikissa rakenteessa olevissa nukleotideissa on kolme komponenttia:

• typpipitoinen emäs;
• pentoosi sokeri;
• fosfaattiryhmä.

Jokainen yksittäinen nukleotidi DNA-molekyylissä sisältää yhden typpipitoisen emäksen. Se voi olla täysin mikä tahansa neljästä mahdollisesta:

• A (adeniini);
• G (guaniini);
• C (sytosiini);
• T (tymiini).

A ja G ovat puriineja ja C, T ja U (urasiili) ovat pyramidiineja.

Typpipitoisten emästen suhteelle on olemassa useita sääntöjä, joita kutsutaan Chargaffin säännöiksi.

1. A = T.
2. G = C.
3. (A + G = T + C) voimme siirtää kaikki tuntemattomat vasemmalle puolelle ja saada: (A + G) / (T + C) = 1 (tämä kaava on kätevin ratkaistaessa biologian tehtäviä).
4. A + C = G + T.
5. Arvo (A + C) / (G + T) on vakio. Ihmisillä se on 0,66, mutta esimerkiksi bakteereissa se on 0,45 - 2,57.

Kunkin DNA-molekyylin rakenne muistuttaa kaksoiskierrettyä heliksiä. Huomaa, että polynukleotidiketjut ovat antirinnakkaiset. Toisin sanoen nukleotidiparien järjestyksellä yhdessä ketjussa on päinvastainen sekvenssi kuin toisessa. Jokainen tämän kierteen kierros sisältää jopa 10 nukleotidiparia.

Miten nämä ketjut liittyvät toisiinsa? Miksi molekyyli on vahva eikä hajoa? Kyse on vetysidoksesta typpipitoisten emästen välillä (A:n ja T:n välillä - kaksi, G:n ja C:n välillä - kolme) ja hydrofobisesta vuorovaikutuksesta.

Jakson lopussa haluan mainita, että DNA on suurin orgaaninen molekyyli, jonka pituus vaihtelee välillä 0,25-200 nm.

täydentävyyttä

Katsotaanpa lähemmin parisuhteita. Olemme jo sanoneet, että typpipitoisten emästen parit muodostuvat ei kaoottisella tavalla, vaan tiukassa järjestyksessä. Joten adeniini voi sitoutua vain tymiiniin ja guaniini vain sytosiiniin. Tämä parien peräkkäinen järjestely molekyylin yhdessä juosteessa sanelee niiden järjestelyn toisessa.

Replikoitaessa tai kaksinkertaistettaessa uutta DNA-molekyyliä, tätä sääntöä, jota kutsutaan "komplementaariseksi", noudatetaan välttämättä. Voit huomata seuraavan kuvion, joka mainittiin Chargaffin sääntöjen yhteenvedossa - seuraavien nukleotidien lukumäärä on sama: A ja T, G ja C.

replikointi

Puhutaanpa nyt DNA:n replikaation biologisesta roolista. Aloitetaan siitä tosiasiasta, että tällä molekyylillä on ainutlaatuinen kyky lisääntyä. Tämä termi viittaa tytärmolekyylin synteesiin.

Vuonna 1957 tästä prosessista ehdotettiin kolmea mallia:

• konservatiivinen (alkuperäinen molekyyli säilyy ja uusi muodostuu);
• puolikonservatiivinen (alkuperäisen molekyylin repeäminen yksiketjuiksi ja komplementaaristen emästen lisääminen jokaiseen niistä);
• dispergoitu (molekyylin hajoaminen, fragmenttien replikaatio ja satunnainen kerääminen).

Replikointiprosessissa on kolme vaihetta:

• aloitus (DNA-osien purkaminen helikaasientsyymiä käyttämällä);
• pidennys (ketjun pidennys lisäämällä nukleotideja);
• lopetus (saavuttaa vaaditun pituuden).

Tällä monimutkaisella prosessilla on erityinen tehtävä, toisin sanoen biologinen rooli - varmistaa geneettisen tiedon tarkka välittäminen.

RNA

Kerroimme, mikä on DNA:n biologinen rooli, ja nyt ehdotamme siirtymistä tarkasteluun (eli RNA:han).

Aloitetaan tämä osio sillä tosiasialla, että tämä molekyyli ei ole yhtä tärkeä kuin DNA. Voimme havaita sen täysin mistä tahansa organismista, prokaryoottisista ja eukaryoottisista soluista. Tätä molekyyliä havaitaan jopa joissakin viruksissa (puhumme RNA:ta sisältävistä viruksista).

RNA:n erottuva piirre on yhden molekyyliketjun läsnäolo, mutta DNA:n tavoin se koostuu neljästä typpipitoisesta emäksestä. Tässä tapauksessa se on:

• adeniini (A);
• urasiili (U);
• sytosiini (C);
• guaniini (G).

Kaikki RNA:t on jaettu kolmeen ryhmään:

• matriisi, jota kutsutaan yleisesti informaatioksi (pelkistys on mahdollista kahdessa muodossa: mRNA tai mRNA);
• ribosomaalinen (rRNA).

Toiminnot

Käsiteltyään DNA:n biologista roolia, sen rakennetta ja RNA:n ominaisuuksia, ehdotamme siirtymistä ribonukleiinihappojen erityistehtäviin (toimintoihin).

Aloitetaan mRNA:sta tai mRNA:sta, jonka päätehtävänä on siirtää tietoa DNA-molekyylistä ytimen sytoplasmaan. Myös mRNA on templaatti proteiinisynteesiä varten. Mitä tulee tämäntyyppisten molekyylien prosenttiosuuteen, se on melko alhainen (noin 4 %).

Ja rRNA:n prosenttiosuus solussa on 80. Ne ovat välttämättömiä, koska ne ovat ribosomien perusta. Ribosomaalinen RNA osallistuu proteiinisynteesiin ja polypeptidiketjun kokoamiseen.

Adapteri, joka rakentaa aminohappoja ketjuun - tRNA, joka kuljettaa aminohappoja proteiinisynteesin alueelle. Prosenttiosuus solussa on noin 15 %.

Biologinen rooli

Yhteenvetona: mikä on DNA:n biologinen rooli? Tämän molekyylin löytämisen aikaan tästä asiasta ei voitu antaa selvää tietoa, mutta vieläkään DNA:n ja RNA:n merkityksestä ei tiedetä kaikkea.

Jos puhumme yleisestä biologisesta merkityksestä, niin niiden tehtävänä on siirtää perinnöllistä tietoa sukupolvelta toiselle, proteiinisynteesiä ja proteiinirakenteiden koodausta.

Monet ilmaisevat myös tämän version: nämä molekyylit eivät liity vain elävien olentojen biologiseen, vaan myös henkiseen elämään. Jos uskot metafyysikkojen mielipiteitä, niin DNA sisältää menneiden elämien kokemusta ja jumalallista energiaa.

1800-luvun lopulla Sveitsissä tapahtui tapahtuma, joka määritti tieteen kulkua tuleviksi vuosikymmeniksi: tiedemies F. Miescher löysi tutkimuksensa aikana lymfosyyteistä aiemmin tuntemattomia molekyylejä.

Eristetyt molekyylit löydettiin myöhemmin kaikista biologisista lajeista, ja ne saivat nimen, jolla ne tunnetaan nykyään: "nukleiinihapot". Nukleiinihappojen tehtävänä solussa on tallentaa ja välittää perinnöllistä tietoa.

Yhteydessä

Nukleiinihapot luokitellaan sen mukaan, onko niiden koostumuksessa jokin lajikkeista viiden hiilen sokeri (pentoosi). Deoksiribonukleiinihappo tai DNA sisältää deoksiriboosia, kun taas ribonukleiinihappo (RNA) sisältää riboosia.

Lyhyesti, niiden vuorovaikutus voidaan ilmaista seuraavasti: RNA syntetisoidaan DNA:sta ja proteiini syntetisoidaan RNA:sta. Nukleiinihappojen rakenteessa on monia yhtäläisyyksiä.

Analysoidaan yksityiskohtaisemmin, missä solun nukleiinihapot sijaitsevat, mitä toimintoja ne suorittavat, mitkä ovat niiden rakenteen piirteet ja minkä tyyppisiä nukleiinihappoja on olemassa.

DNA

DNA-molekyyliä voidaan verrata tikkaisiin, jotka on kierretty spiraaliksi oikealle. Askelmat tai "katokset" siinä muodostuu typpipitoisten emästen pareista:

• adeniini (A);
• guaniini (G);
• tymiini (T);
• sytosiini (C).

Kukin emäs muodostaa parin toisen kanssa komplementaarisuuden periaatetta käyttäen, jossa adeniini pariutuu yksinomaan tymiinin (AT) kanssa ja guaniini pariutuu sytosiinin (GC) kanssa. Siksi niiden välisten sidosten satunnaisuus on vain ilmeistä - nukleiinihappojen rakenne tiukkojen ja muuttumattomien lakien alaisena.

Riippuen DNA-nukleotidien ja niissä olevien typpipitoisten emästen yhdistelmistä, ilmenevät yksilölliset ominaispiirteemme (ihon väri, silmät, hiukset, pituus jne.). DNA-molekyylit sijaitsevat solujen ytimissä sekä kloroplasteissa ja (alle 1 %).

DNA-molekyylin rakenne

DNA-molekyyli on biopolymeeri, jonka päämonomeeri tai rakenneyksikkö on nukleotidi. Seuraavat komponentit ovat osa nukleotideja: fosforihappojäännös yhdistyy viiden hiilen sokerin - deoksiriboosin kanssa ja rakentuu typpipitoiseksi emäkseksi. Monomeerit yhdistyvät keskenään pitkiksi ketjuiksi, jotka muodostuvat päätyä kaksoiskierreeseen.

Heliksit ovat yhteydessä toisiinsa vetysidoksilla. Adeniini yhdistyy tymiinin kanssa kahdella ja sytosiini guaniinilla kolmella vetysidoksella. Typpipitoinen emäs, sokeri ja fosfaattiryhmä ovat pakollisia nukleotideissa.

Molekyylileveys vaihtelee välillä 2,2-2,4 nm, ja jokaisen monomeerin pituus ketjussa on 0,33 nm.

Jokaisella deoksiribonukleiinihapon ketjulla on tietty orientaatio. Kaksi ketjua vastakkaiseen suuntaan kutsutaan antiparalleleiksi.

Täydentävyysperiaatteen vuoksi kaikki tiedot yhdessä ketjussa monistetaan toisessa. Adeniinin ja guaniinin yhdistelmä on puriiniemäs, ja tymiini sytosiinin kanssa on pyrimidiiniemäs. Tässä tapauksessa on tarpeen tietää, että DNA-molekyylissä on puriiniemästen lukumäärä aina yhtä suuri kuin pyrimidiinien lukumäärä.

DNA-yhteys geeninsiirrossa

Kuulemme usein syytöksiä geenejä vastaan, kun on kyse ihmisen huonoista taipumuksista ja tavoista. Yritetään selvittää, mitä geenit ovat ja mikä rooli DNA:lla on perinnöllisten tietojen siirto kantaako hän negatiivista tietoa. Mitkä ovat nukleiinihappojen tehtävät solussa?

Geeni on DNA-molekyylin erityinen osa, joka muodostuu ainutlaatuisista nukleotidien yhdistelmistä. Jokainen geenityyppi sijaitsee erityisesti nimetyssä DNA-kierteen osa muuttamatta minnekään. Nukleotidien määrä geeneissä on vakio. Esimerkiksi insuliinin synteesistä vastaavan geenin koostumuksessa on 60 emäsparia.

DNA-ketjussa ovat myös ns. "ei-koodaavat sekvenssit". Niiden roolia geneettisen materiaalin siirtämisessä ei ole täysin vahvistettu. Oletetaan, että nämä sekvenssit ovat vastuussa geenien työjärjestyksestä ja "kiertelevät" kromosomeja.

Koko kehon geenimäärää kutsutaan. Se puolestaan ​​on jakautunut tasaisesti 46 pariin DNA-molekyylejä. Jokaista tällaista paria kutsutaan kromosomiksi. Näin ollen Ihmiskeho koostuu 46 parista kromosomeja., johon kaikki geneettinen tieto on upotettu ulkonäöstä alttiuteen erilaisiin sairauksiin.

Kromosomit eroavat morfologialtaan ja koostaan. On olemassa kaksi päämuotoa - X ja Y. Ihmiskehossa on parillisia kromosomeja, ts. jokaisella on tarkka kopionsa. Normaalisti siis meillä on 23 kromosomiparia. Jokainen kromosomipari suorittaa tehtävänsä ja on vastuussa tietyistä ominaisuuksista. 22 kromosomiparia vastaa somaattisista ominaisuuksista ja vain yksi sukupuolesta. XX-kromosomien yhdistelmä tarkoittaa, että syntyy tyttö, ja XY-yhdistelmä tarkoittaa poikaa.

DNA-mutaatiot

DNA-molekyylien vaurioituminen voi johtua monista tekijöistä, joista useimmiten on mutageeninen vaikutus seuraavat:

• Säteily. Tämä on röntgen- tai ultraviolettisäteilyä suurina annoksina.
• Hapettava aine. Tämän tyyppisiin mutageeneihin kuuluvat kaikki vapaat radikaalit, typpioksidi ja vetyperoksidi.
• Karsinogeeninen. Tekijää edustaa laaja luettelo aineista, joista yleisimmät ovat bentsopyreeni, aflatoksiini ja etidiumbromidi.

Suurin osa mutageeneista tunkeutua kahden typpiyhdisteparin väliin, mikä häiritsee nukleiinihappomolekyylin rakennetta. Mutageenisten komponenttien vaarallisimmat sulkeumat ovat kaksijuosteisia. Tällaiset häiriöt johtavat usein kokonaisten kromosomien fragmenttien kuolemaan ja erilaisiin translokaatioihin.

Tärkeä! Ihmisen DNA:ta hyökkäävät päivittäin monet aggressiiviset tekijät, jotka vahingoittavat rakennetta ja rikkovat itse kierteen. Tämä molekyyli erottuu kuitenkin kyvystään regeneroitua, mikä mahdollistaa mutaatioiden estämisen jopa niiden muodostumisvaiheessa.

RNA

RNA:n rakenteen periaate on pohjimmiltaan sama kuin DNA:n rakenteessa, mutta sillä erolla, että ribonukleiinihappo muodostuu yhden kierteen muodossa, sen koostumuksessa tymiini korvataan urasiililla ja riboosi korvaa deoksiriboosin.

Nukleotidien tiukasti peräkkäisen järjestelyn ansiosta RNA-molekyylit pystyvät koodaamaan perinnöllistä tietoa.

Toisin kuin DNA:n, ribonukleiinihappojen toiminnot ovat kuitenkin erilaisia, laajempia, koska molekyylejä on kolme alatyyppiä.

RNA:n tyypit

Ribonukleiinihappoja on 3 tyyppiä:

1. Kuljetus (tRNA). Sytoplasman muodostavat tRNA:t ovat pienimpiä ribonukleiinihapon molekyylejä. Niiden muoto on samanlainen kuin apilan lehden muoto. tRNA on vastuussa spesifisten aminohappojen kuljettamisesta suoraan kohtaan, jossa proteiinisynteesi tapahtuu peptidisidosten muodostumisen käynnistämiseksi.
2. Informaatio tai matriisi (mRNA, mRNA). Se on osa solun ydintä ja sytoplasmaa. Se kuljettaa tietoa proteiinin rakenteesta DNA:sta ribosomeihin, jotka ovat sen biosynteesipaikka.
3. Ribosomaalinen (rRNA). Se muodostuu nukleoluksessa ja on nimensä mukaisesti ribosomien pääkomponentti. Suurin RNA-tyyppi. Yhdistyy lähetti-RNA:han muodostaen proteiinia

On myös erityinen laji. Sitä esiintyy joissakin viruksissa, bakteereissa ja mikro-organismeissa. Toimii samanaikaisesti tRNA:na ja mRNA:na. Sen päätehtävä on proteiinien prosessointi.

RNA-molekyylin rakenne

RNA:n rakennekaavalle on tunnusomaista hydroksyyliryhmän läsnäolo riboosiasemassa. Monet ribonukleiinihapot, kuten rRNA ja mRNA, toimivat yhdessä proteiinien kanssa. Sellainen yhdisteitä kutsutaan ribonukleotideiksi.

RNA-nukleotidin rakenne on samanlainen kuin DNA-monomeerin rakenne. Typpipitoiset emäkset myös yhdistyvät keskenään komplementaarisuuden periaatteen mukaisesti. Tymiinin sijasta tässä on kuitenkin läsnä urasiili, ja viiden hiilen sokeria edustaa riboosi.

RNA-ketjun nukleotidit ovat yhteydessä toisiinsa fosfodiesterisidosten kautta.

proteiinisynteesi

Mitkä aineet voivat tallentaa tietoa solusta, sen toiminnoista, biologisista ja kemiallisista ominaisuuksista? Tietysti oravat. Ne ovat ainutlaatuisia komponentteja missä tahansa elävässä organismissa. Biokemiallinen proteiinisynteesi on melko monimutkainen mikroprosessi. Se käy läpi kolme päävaihetta:

1. Transkriptio. Tämä prosessi tapahtuu ytimessä, ja informaatio-RNA on vastuussa siitä. Transkriptio koostuu tulevaa proteiinia koskevien tietojen lukemisesta DNA:ssa sijaitsevista geeneistä ja tämän tiedon siirtämisestä lähetti-RNA:han. Sitten mRNA kuljettaa tiedon sytoplasmaan. Deoksiribonukleiinihappo ei liity suoraan proteiinien biosynteesiin, vaan ainoastaan ​​tallentaa ja välittää tietoa. Transkription aikana DNA-ketjut "purkautuvat", ja geneettinen materiaali luetaan RNA:ksi ottaen huomioon typpipitoisten emästen parilliset kompleksit.
2. Lähettää. Tämä on viimeinen vaihe proteiinimolekyylin muodostumisessa. Viesti-RNA saapuu ribosomeihin sytoplasman kautta, jossa itse biokemiallinen synteesi tapahtuu.
3. ​Polypeptidiketjun erilaisia ​​modifikaatioita. Tapahtuu valmiin käännöksen seurauksena.

DNA ja RNA

Erot DNA:n ja RNA:n välillä

Nukleiinihapoille ei ole ominaista vain samanlaiset, vaan myös erityispiirteet. Yleisiä merkkejä ovat seuraavat:

• Sisältää kaksi perusparia.
• Vastaa tiedon välittämisestä.
• "Rakennettu" nukleotidisidoksista, jotka muodostuvat komplementaarisuuden periaatteen mukaisesti.
• Biologisen solun koostumuksessa molemmilla hapoilla on toisiaan täydentävä rooli.

Mutta ottaen huomioon molemmat nämä hapot, merkittäviä eroja löytyy.

Mielenkiintoisia faktoja

• Ainoa solutyyppi, joka ei sisällä DNA:ta, on punasolut.
• Nukleiinihappojen rakenne on niin samankaltainen, että länsimaiset tiedemiehet ovat esittäneet teorian, jonka mukaan ihmiskunnan evoluutiohistorian alkuvaiheessa vastuuta siirretyn tiedon tallentamisesta perinnöllinen, kantava RNA.
• DNA-molekyylin rakennekaavan laskivat D. Utson ja F. Crick vuonna 1953. Ja vain 9 vuotta myöhemmin näille tiedemiehille myönnettiin lääketieteen Nobel-palkinto.
• Vastuu ihmisten välisistä eroista alle 1 % kaikista DNA-molekyyleistä sisältyy ihmisen genomiin. Siksi ilmaisulla "olemme kaikki samasta kokeesta" on tieteellinen peruste.
• Ihmisen ja simpanssin DNA:n samankaltaisuus saavuttaa 98 %, ja ihmisen ja sian DNA:n vastaavuus on 96 %.
• Täydellinen transkriptio ihmisen genomista b valmistui vuonna 2003.
• Ihmisen genomin täydellisen kirjainkoodin kirjoittaminen näppäimistöllä kestäisi 17 vuotta, kun otetaan huomioon, että näppäimiä on napautettava päiviä peräkkäin.
• ihmisen genomi muodostaa 100 % geeneistä, josta 50 % tulee äidiltä ja 50 % isältä.

Nukleiinihappojen rakenne ja toiminnot, biologian oppitunti

Miten DNA ja RNA eroavat toisistaan

Johtopäätös

Lähes kahden vuosisadan ajan tiedemiehet ovat yrittäneet selvittää kaikki pienten spiraalien salaisuudet, tulkita täysin nukleiinihappojen rakennetta. Mutta vielä tähän mennessä ei ole tehty kaikkia löytöjä, jotka voivat valaista näitä geneettisen tiedon säilyttäjiä. Ehkä pian saamme tietää mitä muuta ei DNA suorittaa meille tuntemamme toiminnon.

DNA:n rakenne ja ominaisuudet määräävät sen päätoiminnot:

1. Geneettisen tiedon tallennus. DNA sijaitsee ytimessä ja on suljettu pois aktiivisista aineenvaihduntaprosesseista.

2. Geneettisen tiedon siirto jälkeläisiä tapahtuu DNA:n replikaatioon perustuvassa mitoosissa ja meioosissa.

3. Geneettisen tiedon tallentaminen. Geneettinen tieto on kirjoitettu lomakkeeseen GENEETISET tai biokemiallinen koodi.

4 . Ohjaus solujen aineenvaihduntaan

Ribonukleiinihapot (RNA)

RNA:ta on useita tyyppejä: ribosomaalinen, informaatio (matriisi), kuljetus jne. Niillä on eri kokoja, rakenteita ja toimintoja.

Ribosomaalinen RNA(rRNA) on molekyylipainoltaan 1-2 miljoonaa, nukleotidien lukumäärä on jopa 5000. Se on noin 85% kaikesta RNA:sta. rRNA ei ole koostumukseltaan homogeeninen. Eukaryoottisoluissa rRNA-synteesi on paikallinen nucleolus ja sen suorittaa RNA-polymeraasi I. Ribosomaaliset geenit sijaitsevat kromosomeissa, joissa on toissijainen supistuminen. Ribosomaalista RNA:ta ei transloida, ja se suorittaa seuraavat toiminnot:

1 .on ribosomin rakennekomponentti 2. vastuussa vuorovaikutuksesta mRNA:n ja tRNA:n kanssa

Messenger RNA(mRNA tai mRNA) on noin 5% kaikki solujen RNA eukaryooteissa. Se muodostuu ainutlaatuisiin DNA-ketjun osiin, kuljettaa tietoa kehon rakenteellisista ja säätelevistä proteiineista. Monimutkaisuusasteesta riippuen mRNA voi olla erikokoista (1-3 tuhatta nukleotidia) ja massaa.

Bakteerien mRNA eroaa koodattujen proteiinien lukumäärästä. Jotkut mRNA:t vastaavat vain yhtä geeniä, kun taas toiset (useimmat) vastaavat useita geenejä.

RNA:n koostumuksessa voidaan erottaa kahden tyyppisiä alueita: koodaava ja ei-koodaava. Koodauskoodit määrittävät proteiinin primäärirakenteen. Koodaamattomat sijaitsevat 5’ - loppu (johtaja) ja edelleen 3’ - loppu (terminaali tai perävaunu)

AT 5" -terminaalisella sekvenssillä on sitoutumiselle välttämätön kohta mRNA Kanssa ribosomi. Kypsä mRNA eukaryooteissa 5"-pää on "hattu" tai CEP (metyloitu guanosiini), päällä 3"-pää siellä on polyadenyyli "häntä" (muodostuu 100-200 adenyylihappojäännöksestä).

Kuva 24. eukaryoottinen mRNA-rakenne

CEP-toiminnot:

1 . suojaa mRNA:ta hajoamiselta;

2. vastuussa mRNA:n kiinnittymisestä ribosomin pieneen alayksikköön

3. lisää mRNA:n translaation tehokkuutta eukaryooteissa

poly(A)-funktiot:

1. mRNA:n suojaaminen hajoamiselta

2. se varmistaa mRNA:n vapautumisen ytimestä sytoplasmaan

3. sen pituus määrittää ajan, jonka mRNA viettää sytoplasmassa (mitä lyhyempi häntä, sitä enemmän aikaa mRNA on sytoplasmassa)

4. mahdollistaa mRNA:n moninkertaisen translaation. Translaatiotapahtuman jälkeen yksi tai useampi nukleotidi leikataan pois sen 3" päästä.

5. osallistuu mRNA:n kypsymisprosessiin

Siten mRNA toimii mallina solun proteiinien synteesille, eli hän esiintyy välittäjän rooli DNA:n ja proteiinin välillä. Se sisältää tietoa tämän proteiinin synteesin ajasta, määrästä, paikasta ja olosuhteista sekä itsensä elinajasta ja hajoamisesta (useimmiten nämä tiedot ohjelmoidaan spesifisillä sekvensseillä 3 "kääntämättömällä alueella). Tietyt soluproteiinit tunnistavat nämä sekvenssit ja sitoutuvat niihin ja stabiloivat mRNA:ta.mRNA poistuu ytimen huokosten kautta sytoplasmaan.Sytoplasmaan se voi kerääntyä inaktiivisessa muodossa, eli muodossa informosomit, jossa mRNA on kompleksissa proteiinien kanssa (kuvio 25).

Kuva 25. Informosomin rakenne.

Ne löydettiin vuonna 1964 laboratoriosta KUTEN. Spirin. Tällä hetkellä on hyvin todettu, että alkiosoluissa olevat "vara-"-mRNA:t eivät transloitu välittömästi, vaan ne varastoidaan käytettäväksi myöhemmissä alkion synnyn vaiheissa ja niillä on tärkeä rooli solujen erilaistumisessa. Informosomeja voidaan säilyttää sytoplasmassa pitkään ja solu käyttää niitä tarpeen mukaan. Niiden olemassaolo on todistettu munissa. Siten, kun tiettyjä munasolun sytoplasman osia säteilytettiin lasersäteellä, primaaristen sukusolujen muodostuminen häiriintyi, koska Informosomit, jotka sisälsivät tietoa primääristen sukusolujen erikoistumisesta vastaavista säätelyproteiineista, tuhoutuivat.

Siten tämä RNA:n olemassaolon muoto liittyy suoraan translaation säätelyyn solun ribosomaalisessa laitteessa.

Siirrä RNA(tRNA) on noin 10% koko solun RNA:sta (kuvio 26). Sen molekyylipaino on noin 10 000. Sen rakenne on tutkituin muihin RNA-luokkiin verrattuna. Sitä syntetisoidaan eukaryooteissa tRNA:lla RNA-polymeraasi III:n avulla esiasteiden muodossa. tRNA-molekyylien rakenteelle on tunnusomaista evolutionaarinen konservatiivisuus, joka ilmeisesti liittyy niiden toiminnallisen erikoistumisen korkeaan asteeseen. Kypsässä tRNA:ssa on 75-85 nukleotidia. Käytössä 5" pää hänellä on aina ollut guaniini, päällä 3" - CCA-kolmio. tRNA:n primäärirakenne yksi nukleotidiketju. Toissijainen muistuttaa apilanlehteä, jossa on neljä spiraaliosaa - "hiusneulat", joissa komplementaariset nukleotidit on yhdistetty: A - U, G - C. "Hiusneulojen" päissä on yksisäikeisiä silmukoita. Tertiäärinen rakenne tRNA on seurausta lateraalisten "hiusneulien" laskostumisesta ja lisäemästen vuorovaikutuksesta. Se muistuttaa latinalaisen L-kirjaimen muotoa.

Sijaitsee alimmassa silmukassa antikodoni- tripletti, joka on vuorovaikutuksessa mRNA:n komplementaarisen kodonin kanssa (kuvio 26.). Aminohappo on kiinnittynyt terminaaliseen adenosiiniin 3" päässä (akseptoripää).

Tällä tavalla, tRNA suorittaa kaksi toimintoa: 1. mRNA-kodonin salaus; 2. Vastaavan aminohapon dekoodaus ja siirto.

Kuva 26. tRNA:n sekundaarinen ja tertiäärinen rakenne. (B. Alberts et ai., 1994, osa 1, s. 60)

Pienen molekyylipainon RNA(nmRNA tai snRNA) ovat erilaisia ​​toiminnaltaan, rakenteeltaan ja kooltaan. nmRNA:ta löydettiin myös eukaryoottien ytimestä ja sytoplasmasta osana (RNP-partikkeleita), joilla on tärkeä rooli mekanismissa. jatkos mRNA, proteiinisynteesissä solun erittämä. Jotkut entsyymit (esim. isomeraasi, amylaasi, haiman ribonukleaasi) sisältävät nmRNA:ta välttämättömänä rakenteellinen elementti.

Heterogeeninen ydin-RNA(hnRNA) - monien tumageenien transkriptien sekoitus; lokalisoituu ytimeen.

Useimmissa organismeissa kaikki RNA:t ovat välittäjiä DNA:n ja solurakenteiden välillä. Vain joissakin viruksissa ja bakteriofageissa RNA:lla on rooli ensisijainen tietojärjestelmä.