Лекция № 10 МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АСПЕКТ ЖИЗНИ
реклама
Лекция № 10 МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АСПЕКТ ЖИЗНИ Воспроизводство себе подобных и наследование признаков осуществляется с помощью наследственной информации, материальным носителем которой является ДНК. Различают два вида нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК). В 1953 г. Ф. Криком и Дж. Уотсоном была расшифрована структура ДНК. Молекула ДНК состоит из двух соединенных между собой водородными связями и спирально закрученных полинуклеотидных цепей, состоящих из отдельных звеньев – нуклеотидных остатков. В состав каждого нуклеотида входят остаток фосфорной кислоты, остаток пятиуглеродного сахара – дезоксирибозы и одно из 4-х азотистых оснований: аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц) и тимин (Т). При этом образуются только две разновидности парных связей: аденин – тимин (А-Т) и гуанин – цитозин (Г-Ц). Строгое соответствие нуклеотидов друг другу в парных цепях молекулы ДНК называется комплементарностью. Это свойство лежит в основе самоудвоения молекулы ДНК, т.е. образования новой молекулы на основе исходной. Молекула РНК также является полинуклеоитидом, но отличается от ДНК следующими качествами: она является одноцепочечной, вместо дезоксирибозы содержит рибозу, а вместо тимина – урацил (У), комплементарный аденину. Существует три вида РНК: информационная, транспортная и рибосомная. Процесс воспроизводства на молекулярном уровне идет по схеме ДНК → РНК → Белок и состоит из трех частей: репликации, транскрипции и трансляции. Репликация – это удвоение молекулы ДНК, необходимое для последующего деления клеток. Транскрипция представляет собой перенос кода ДНК путем образования одноцепочечной молекулы информационной РНК на одной нити ДНК. Трансляция – это синтез белка на основе генетического кода информационной РНК (и-РНК) в особых частях клетки – рибосомах, куда доставляет аминокислоты транспортная РНК (т-РНК). Система записи генетической информации в ДНК (и-РНК) в виде определенной последовательности нуклеотидов называется генетическим кодом. Свойства генетического кода: триплетность, вырожденность, однозначность, универсальность, непрерывность (отсутствие пробелов и знаков препинания между триплетами). Триплетность генетического кода означает, что одной аминокислоте в полипептидной цепи соответствуют три расположенных рядом нуклеотида ДНК (и-РНК), называемые триплетом или кодоном. Соответствующие кодонам и-РНК аминокислоты находят из таблиц. Первый нуклеотид кодона расположен в 1-й колонке, второй – во 2-й колонке, третий – в верхней строке. Например, триплеты и-РНК УУУ и УУЦ соответствуют аминокислоте фенилаланин (фен), АГУ и АГЦ – серин (сер). Вырожденность генетического кода означает, что большинство аминокислот кодируется несколькими триплетами. Генетика изучает два фундаментальных свойства живых организмов – наследственность и изменчивость. Наследственность – это свойство одного поколения передавать другому признаки строения, физиологические свойства и специфический характер индивидуального развития. Клетки, через которые осуществляется специализированные половые преемственность при половом поколений, – размножении и неспециализированные соматические при бесполом, – несут в себе только зачатки, возможности развития признаков и свойств. Ген – это участок молекулы ДНК (или участок хромосомы), определяющий возможность развития, как правило, отдельного элементарного признака. Ген представляет собой группу рядом расположенных нуклеотидов (в среднем у человека от 10 до 30 тысяч), которыми закодирован один белок, определяющий развитие одного признак. Геном – совокупность генов, содержащихся в гаплоидном (одинарном) наборе хромосом клетки. Генотип – совокупность всех генов организма. Аллель – различные состояния одного и тоже гена, расположенные в одинаковых участках (локусах) парных (гомологичных) хромосом. Аллель, который определяет развитие преобладающего признака, называется доминантным, а подавляемого – рецессивным. Если организм содержит два одинаковых аллеля данного гена, то он называется гомозиготным, а если два разных, то – гетерозиготным. Изменчивость – это изменение наследственных задатков, вариабельность их проявления в процессе развития организма при взаимодействии с внешней средой. Фенотип как совокупность всех признаков организма. Фенотип развивается в результате взаимодействия генотипа и условий внешней среды. Ненаследственная изменчивость, или фенотипическая, или модификационная. Наследственная изменчивость, или генотипическая: комбинативная и мутационная. Генные, хромосомные и геномные мутации. Мутагенные факторы. Свойства мутаций: случайность, внезапность, ненаправленнность, неоднократность и наследуемость. Генная инженерия – раздел молекулярной биологии, связанный с целенаправленным конструированием новых, не существующих в природе сочетаний генов с помощью генетических и биохимических методов.
