Zakoni nasljeđa privlače ljudsku pozornost od vremena kada je prvi put postalo jasno da je genetika nešto materijalnije od nekih viših sila. Suvremeni čovjek zna da organizmi imaju sposobnost razmnožavanja slične sebi, dok potomci dobivaju specifične značajke i karakteristike svojstvene njihovim roditeljima. Reprodukcija se ostvaruje zahvaljujući mogućnosti prijenosa genetskih informacija između generacija.
Teorija: nikad ne možete imati previše
Zakoni nasljeđa počeli su se aktivno istraživati tek relativno nedavno. Impresivan iskorak po tom pitanju napravljen je u prošlom stoljeću, kada su Sutton i Boveri iznijeli u javnost novu hipotezu. Tada su sugerirali da kromosomi vjerojatno nose genetske podatke. Nešto kasnije tehnologija je omogućila kemijsko proučavanje sastava kromosoma. To je otkriloprisutnost specifičnih nukleinskih spojeva proteina. Pokazalo se da su proteini svojstveni ogromnoj raznolikosti struktura i specifičnostima kemijskog sastava. Dugo su vremena znanstvenici vjerovali da su proteini glavni aspekt koji osigurava prijenos genetskih podataka između generacija.
Desetljeća istraživanja na ovu temu pružila su novi uvid u važnost stanične DNK. Kako su znanstvenici otkrili, samo takve molekule su materijalni nositelji korisnih informacija. Molekule su element kromosoma. Danas su gotovo svi naši sunarodnjaci koji su stekli opće obrazovanje, kao i stanovnici mnogih drugih zemalja, svjesni koliko su molekule DNK značajne za osobu, normalan razvoj ljudskog tijela. Mnogi zamišljaju značaj ovih molekula u smislu nasljednosti.
Genetika kao znanost
Molekularna genetika, koja se bavi proučavanjem stanične DNK, ima alternativni naziv - biokemijski. Ovo područje znanosti nastalo je na sjecištu biokemije i genetike. Kombinirani znanstveni smjer je produktivno područje istraživanja ljudi, koje je znanstvenoj zajednici pružilo veliku količinu korisnih informacija koje nisu dostupne ljudima koji se bave samo biokemijom ili genetikom. Eksperimenti koje provode stručnjaci u ovom području uključuju rad s brojnim životnim oblicima i organizmima različitih tipova i kategorija. Najznačajniji rezultati dobiveni od strane znanstvene zajednice rezultat su proučavanja ljudskih gena, kao i raznihmikroorganizmi. Među potonjima, među najvažnijima su Eisheria coli, lambda fagi ovih mikroba, gljive neurospore crassa i Saccharomyces cerevisia.
Genetske baze
Već dugo vremena znanstvenici ne sumnjaju u važnost kromosoma u prijenosu nasljednih informacija između generacija. Kao što su specijalizirani testovi pokazali, kromosome tvore kiseline, proteini. Ako provedete eksperiment bojenja, protein će se osloboditi iz molekule, ali NA će ostati na mjestu. Znanstvenici imaju veću količinu dokaza koji nam omogućuju da govorimo o akumulaciji genetskih informacija u NK. Preko njih se podaci prenose između generacija. Organizmi formirani od stanica, virusi koji imaju DNK, primaju informacije od prethodne generacije putem DNK. Neki virusi sadrže RNA. Upravo je ta kiselina odgovorna za prijenos informacija. RNA, DNK su NK, koje karakteriziraju određene strukturne sličnosti, ali postoje i razlike.
Proučavajući ulogu DNK u naslijeđu, znanstvenici su otkrili da molekule takve kiseline sadrže četiri vrste dušikovih spojeva i deoksiribozu. Zbog ovih elemenata prenose se genetske informacije. Molekula sadrži purinske tvari adenin, guanin, pirimidinske kombinacije timin, citozin. Kemijska molekularna okosnica su ostaci šećera koji se izmjenjuju s ostacima fosforne kiseline. Svaki ostatak ima vezu s formulom ugljika preko šećera. Dušične baze su pričvršćene sa strane na ostatke šećera.
Imena i datumi
Znanstvenici,istražujući biokemijske i molekularne temelje naslijeđa uspjeli su identificirati strukturne značajke DNK tek u 53. god. Autorstvo znanstvenih informacija dodijeljeno je Cricku, Watsonu. Dokazali su da svaka DNK uzima u obzir biološke specifične kvalitete nasljeđa. Prilikom izgradnje modela morate se sjetiti udvostručavanja dijelova i sposobnosti akumulacije, prijenosa nasljednih informacija. Potencijalno, molekula može mutirati. Kemijske komponente, njihova kombinacija, zajedno s pristupima studija difrakcije rendgenskih zraka, omogućile su određivanje molekularne strukture DNA kao dvostruke spirale. Tvore ga polovice spirala antiparalelnog tipa. Šećerno-fosfatne okosnice ojačane su vodikovim vezama.
U proučavanju molekularne osnove naslijeđa i varijabilnosti, Chargaffova djela su od posebne važnosti. Znanstvenik se posvetio proučavanju nukleotida prisutnih u strukturi nukleinske kiseline. Kako je bilo moguće otkriti, svaki takav element tvore dušične baze, ostaci fosfora, šećer. Otkrivena je podudarnost molarnog sadržaja timina i adenina, utvrđena je sličnost ovog parametra za citozin i gvanin. Pretpostavljalo se da svaki ostatak timina ima upareni adenin, a za gvanin postoji citozin.
Isto, ali tako drugačije
Proučavajući nukleinske kiseline kao osnovu nasljeđa, znanstvenici su utvrdili da DNK pripada kategoriji polinukleotida formiranih od brojnih nukleotida. Mogući su najnepredvidiviji slijedovi elemenata u lancu. Teoretski, serijska raznolikost nemaograničenja. DNK ima specifične kvalitete povezane sa uparenim sekvencama svojih komponenti, ali uparivanje baza događa se prema biološkim i kemijskim zakonima. To vam omogućuje da unaprijed definirate nizove različitih lanaca. Ta se kvaliteta naziva komplementarnost. Objašnjava sposobnost molekule da savršeno reproducira vlastitu strukturu.
Proučavajući nasljeđe i varijabilnost kroz DNK, znanstvenici su otkrili da su niti koje tvore DNK predlošci za formiranje komplementarnih blokova. Da bi došlo do reakcije, molekula se odmota. Proces je popraćen uništavanjem vodikovih veza. Baze su u interakciji s komplementarnim komponentama, što dovodi do stvaranja specifičnih veza. Nakon što su nukleotidi fiksirani, dolazi do umrežavanja molekule, što dovodi do pojave nove polinukleotidne formacije, čiji je slijed dijelova unaprijed određen polaznim materijalom. Ovako se pojavljuju dvije identične molekule, zasićene identičnim informacijama.
Replika: jamac trajnosti i promjene
Opisano iznad daje ideju o implementaciji naslijeđa i varijabilnosti kroz DNK. Mehanizam replikacije objašnjava zašto je DNK prisutna u svakoj organskoj stanici, dok je kromosom jedinstveni organoid koji se kvantitativno i kvalitativno reproducira s iznimnom točnošću. Ova metoda stvarne distribucije nije bila izvediva sve dok se nije utvrdila činjenica dvostruke spiralne komplementarne strukture molekule. Crick, Watson, koji je prethodno pretpostavio kakva je molekularna struktura, pokazao se potpuno u pravu, iako su s vremenom znanstvenici počeli sumnjati u ispravnost svoje vizije procesa replikacije. U početku se vjerovalo da se spirale iz jednog lanca pojavljuju istovremeno. Poznato je da enzimi koji kataliziraju molekularnu sintezu u laboratoriju rade samo u jednom smjeru, to jest, prvo se pojavi jedan lanac, zatim drugi.
Moderne metode proučavanja ljudskog naslijeđa omogućile su simulaciju diskontinuirane generacije DNK. Model se pojavio u 68. Osnova za njezin prijedlog bio je eksperimentalni rad s Eisheriom coli. Autorstvo znanstvenog rada dodijeljeno je Orzakiju. Suvremeni stručnjaci imaju točne podatke o nijansama sinteze u odnosu na eukariote, prokariote. Iz genetske molekularne vilice, razvoj se događa stvaranjem fragmenata koje zajedno drži DNA ligaza.
Pretpostavlja se da su procesi sinteze kontinuirani. Replikacijska reakcija uključuje brojne proteine. Odmotavanje molekule događa se zahvaljujući enzimu, očuvanje tog stanja jamči destabilizirajući protein, a sinteza se odvija kroz polimerazu.
Novi podaci, nove teorije
Koristeći moderne metode proučavanja ljudskog naslijeđa, stručnjaci su identificirali odakle dolaze pogreške u replikaciji. Objašnjenje je postalo moguće kada su postale dostupne precizne informacije o mehanizmima kopiranja molekula i specifičnostima molekularne strukture. Shema replikacije pretpostavljadivergencije roditeljskih molekula, pri čemu svaka polovica djeluje kao matrica za novi lanac. Sinteza se ostvaruje zahvaljujući vodikovim vezama baza, kao i mononukleotidnih elemenata zaliha metaboličkih procesa. Da bi se stvorile veze tiamina, adenina ili citozina, guanina, potreban je prijelaz tvari u tautomerni oblik. U vodenom okolišu svaki od ovih spojeva prisutan je u nekoliko oblika; svi su tautomerni.
Postoje vjerojatnije i manje uobičajene opcije. Posebnost je položaj atoma vodika u molekularnoj strukturi. Ako se reakcija odvija s rijetkom varijantom tautomernog oblika, rezultira stvaranjem veza s pogrešnom bazom. DNA lanac prima netočan nukleotid, slijed elemenata se stabilno mijenja, dolazi do mutacije. Mutacijski mehanizam prvi je objasnio Crick, Watson. Njihovi zaključci čine osnovu moderne ideje procesa mutacije.
RNA značajke
Proučavajući molekularnu osnovu naslijeđa, znanstvenici nisu mogli zanemariti ništa manje važnu od DNK nukleinske kiseline - RNA. Pripada skupini polinukleotida i ima strukturne sličnosti s prethodno opisanim. Ključna razlika je korištenje riboze kao ostataka koji djeluju kao temelj ugljikove okosnice. U DNK, podsjetimo, tu ulogu ima deoksiriboza. Druga razlika je u tome što je timin zamijenjen uracilom. Ova tvar također pripada klasi pirimidina.
Proučavajući genetsku ulogu DNK i RNA, znanstvenici su prvo utvrdili relativnobeznačajne razlike u kemijskoj strukturi elemenata, ali daljnje proučavanje teme pokazalo je da oni igraju kolosalnu ulogu. Te razlike ispravljaju biološki značaj svake od molekula, pa se spomenuti polinukleotidi međusobno ne zamjenjuju za žive organizme.
Uglavnom se RNA formira od jednog lanca, međusobno se razlikuju po veličini, ali većina ih je manja od DNK. Virusi koji sadrže RNA u svojoj strukturi imaju takve molekule stvorene od dva lanca - njihova je struktura što je moguće bliža DNK. U RNK se genetski podaci akumuliraju i prenose između generacija. Ostale RNK dijele se na funkcionalne tipove. Generiraju se na DNK predlošcima. Proces kataliziraju RNA polimeraze.
Informacije i nasljedstvo
Moderna znanost, proučavajući molekularne i citološke temelje naslijeđa, identificirala je nukleinske kiseline kao glavni objekt akumulacije genetskih informacija - to se jednako odnosi na sve žive organizme. U većini oblika života DNK igra ključnu ulogu. Podaci prikupljeni od strane molekule stabilizirani su nukleotidnim sekvencama koje se reproduciraju tijekom stanične diobe prema nepromijenjenom mehanizmu. Molekularna sinteza se odvija uz sudjelovanje komponenti enzima, dok je matriks uvijek prethodni nukleotidni lanac, koji se materijalno prenosi između stanica.
Ponekad studenti u okviru biologije i mikrobiologije dobivaju rješenje problema iz genetike za vizualnu demonstraciju ovisnosti. Molekularne baze nasljeđa u takvim problemima smatraju se relativnim u odnosu na DNK,kao i RNA. Treba imati na umu da se u slučaju molekule čija je genetika snimljena RNA iz jedne spirale, reproduktivni procesi odvijaju prema metodi sličnoj prethodno opisanoj. Predložak je RNA u obliku koji se može replicirati. To se pojavljuje u staničnoj strukturi zbog invazivne invazije. Razumijevanje ovog procesa omogućilo je znanstvenicima da preciziraju fenomen gena i prošire bazu znanja o njemu. Klasična znanost shvaća gen kao jedinicu informacije koja se prenosi između generacija i otkriva u eksperimentalnom radu. Gen je sposoban za mutacije, u kombinaciji s drugim jedinicama iste razine. Fenotip koji organizam posjeduje objašnjava se upravo genom - to je njegova glavna funkcija.
U znanosti se gen kao funkcionalna osnova nasljeđa u početku smatrao i jedinicom odgovornom za rekombinaciju, mutaciju. Trenutno je pouzdano poznato da su te dvije kvalitete odgovornost nukleotidnog para uključenog u DNK. Ali funkciju osigurava nukleotidni slijed od stotina, pa čak i tisuća jedinica koje određuju proteinske lance aminokiselina.
Proteini i njihova genetska uloga
U modernoj znanosti, proučavajući klasifikaciju gena, razmatraju se molekularne osnove nasljeđa sa stajališta značaja proteinskih struktura. Sva živa tvar djelomično se sastoji od proteina. Smatraju se jednom od najvažnijih komponenti. Protein je jedinstvena aminokiselinska sekvenca koja se lokalno transformira kadaprisutnost čimbenika. Često postoji dvadesetak vrsta aminokiselina, druge nastaju pod utjecajem enzima iz dvadeset glavnih.
Različitost kvaliteta proteina ovisi o primarnoj molekularnoj strukturi, polipeptidnoj sekvenci aminokiselina koja tvori protein. Provedeni eksperimenti jasno su pokazali da aminokiselina ima strogo definiranu lokalizaciju u lancu nukleotida DNA. Znanstvenici su to nazvali paralelama proteinskih elemenata i nukleinskih kiselina. Fenomen se naziva kolinearnost.
DNK značajke
Biokemija i genetika, koje proučavaju molekularnu osnovu naslijeđa, znanosti su u kojima se posebna pažnja posvećuje DNK. Ova molekula je klasificirana kao linearni polimer. Studije su pokazale da je jedina transformacija dostupna strukturi nukleotidni slijed. Odgovoran je za kodiranje slijeda aminokiselina u proteinu.
Kod eukariota, DNK se nalazi u staničnoj jezgri, a stvaranje proteina odvija se u citoplazmi. DNK ne igra ulogu šablona za proces stvaranja proteina, što znači da je potreban međuelement koji je odgovoran za prijenos genetskih informacija. Studije su pokazale da je uloga dodijeljena RNA predlošku.
Kao što pokazuje znanstveni rad posvećen molekularnim osnovama naslijeđa, informacije se prenose s DNK na RNA. RNA može prenositi podatke do proteina i DNK. Protein prima podatke od RNA i šalje ih istoj strukturi. Ne postoje izravne veze između DNK i proteina.
Genetskiinfo: ovo je zanimljivo
Kao što su pokazali znanstveni radovi posvećeni molekularnim osnovama naslijeđa, genetski podaci su inertna informacija koja se ostvaruje samo uz prisutnost vanjskog izvora energije i građevnog materijala. DNK je molekula koja nema takve resurse. Stanica prima ono što joj treba izvana putem proteina, tada počinju transformacijske reakcije. Postoje tri informacijske staze koje pružaju podršku životu. One su međusobno povezane, ali neovisne. Genetski podaci se prenose nasljedno replikacijom DNK. Podaci su kodirani genomom - ovaj tok se smatra drugim. Treći i posljednji su nutritivni spojevi koji izvana neprestano prodiru u staničnu strukturu, dajući joj energiju i gradivne sastojke.
Što je organizam više strukturiran, brojniji su elementi genoma. Raznolik skup gena implementira informacije koje su u njemu šifrirane kroz koordinirane mehanizme. Ćelija bogata podacima određuje kako implementirati pojedinačne informacijske blokove. Zbog ove kvalitete povećava se sposobnost prilagodbe vanjskim uvjetima. Različite genetske informacije sadržane u DNK temelj su sinteze proteina. Genetska kontrola sinteze teorija je koju su formulirali Monod i Jacob 1961. godine. U isto vrijeme pojavio se model operona.
