Undang-undang keturunan telah menarik perhatian manusia sejak mula-mula menjadi jelas bahawa genetik adalah sesuatu yang lebih material daripada beberapa kuasa yang lebih tinggi. Manusia moden tahu bahawa organisma mempunyai keupayaan untuk membiak serupa dengan diri mereka sendiri, manakala anak-anak menerima ciri dan ciri khusus yang wujud dalam ibu bapa mereka. Pembiakan direalisasikan kerana keupayaan untuk memindahkan maklumat genetik antara generasi.
Teori: Anda tidak boleh mempunyai terlalu banyak
Undang-undang keturunan mula disiasat secara aktif hanya baru-baru ini. Satu langkah ke hadapan yang mengagumkan dalam perkara ini telah dibuat pada abad yang lalu, apabila Sutton dan Boveri membawa hipotesis baharu kepada umum. Pada masa itu mereka mencadangkan bahawa kromosom mungkin membawa data genetik. Tidak lama kemudian, teknologi membenarkan kajian kimia komposisi kromosom. Ia mendedahkankehadiran sebatian nukleik spesifik protein. Protein ternyata wujud dalam pelbagai jenis struktur dan spesifikasi komposisi kimia. Untuk masa yang lama, saintis percaya bahawa protein merupakan aspek utama yang memastikan pemindahan data genetik antara generasi.
Penyelidikan selama beberapa dekad mengenai subjek ini telah memberikan pandangan baharu tentang kepentingan DNA sel. Seperti yang telah didedahkan oleh saintis, hanya molekul sedemikian adalah pembawa bahan maklumat berguna. Molekul ialah unsur kromosom. Hari ini, hampir mana-mana rakan senegara kita yang telah menerima pendidikan umum, serta penduduk di banyak negara lain, sangat menyedari betapa pentingnya molekul DNA untuk seseorang, perkembangan normal tubuh manusia. Ramai yang membayangkan kepentingan molekul ini dari segi keturunan.
Genetik sebagai sains
Genetik molekul, yang berkaitan dengan kajian DNA sel, mempunyai nama alternatif - biokimia. Bidang sains ini terbentuk di persimpangan biokimia dan genetik. Arah saintifik gabungan adalah bidang penyelidikan manusia yang produktif, yang telah menyediakan komuniti saintifik dengan sejumlah besar maklumat berguna yang tidak tersedia untuk orang yang terlibat hanya dalam biokimia atau genetik. Eksperimen yang dijalankan oleh profesional dalam bidang ini melibatkan bekerja dengan pelbagai bentuk kehidupan dan organisma pelbagai jenis dan kategori. Keputusan paling ketara yang diperoleh oleh komuniti saintifik adalah hasil kajian gen manusia, serta pelbagaimikroorganisma. Antara yang terakhir, antara yang paling penting ialah Eisheria coli, lambda phages mikrob ini, kulat neurospore crassa dan Saccharomyces cerevisia.
Bes genetik
Sejak sekian lama, saintis tidak ragu-ragu tentang kepentingan kromosom dalam pemindahan maklumat keturunan antara generasi. Seperti yang ditunjukkan oleh ujian khusus, kromosom dibentuk oleh asid, protein. Jika anda menjalankan eksperimen pewarnaan, protein akan dibebaskan daripada molekul, tetapi NA akan kekal di tempatnya. Para saintis mempunyai lebih banyak bukti yang membolehkan kita bercakap tentang pengumpulan maklumat genetik dalam NK. Ia adalah melalui mereka bahawa data dihantar antara generasi. Organisma yang dibentuk oleh sel, virus yang mempunyai DNA, menerima maklumat daripada generasi sebelumnya melalui DNA. Sesetengah virus mengandungi RNA. Asid inilah yang bertanggungjawab untuk penghantaran maklumat. RNA, DNA ialah NK, yang dicirikan oleh persamaan struktur tertentu, tetapi terdapat juga perbezaan.
Mengkaji peranan DNA dalam keturunan, saintis telah mendapati bahawa molekul asid tersebut mengandungi empat jenis sebatian nitrogen dan deoksiribosa. Disebabkan unsur-unsur ini, maklumat genetik dihantar. Molekul mengandungi bahan purin adenine, guanin, pirimidin gabungan timin, sitosin. Tulang belakang molekul kimia ialah sisa gula berselang seli dengan sisa asid fosforik. Setiap residu mempunyai pautan kepada formula karbon melalui gula. Bes nitrogen dilekatkan pada sisi pada sisa gula.
Nama dan tarikh
Saintis,menyiasat asas biokimia dan molekul keturunan, mereka dapat mengenal pasti ciri-ciri struktur DNA hanya dalam ke-53. Pengarang maklumat saintifik diberikan kepada Crick, Watson. Mereka membuktikan bahawa mana-mana DNA mengambil kira kualiti khusus biologi keturunan. Apabila membina model, anda perlu ingat tentang penggandaan bahagian dan keupayaan untuk mengumpul, menghantar maklumat keturunan. Berpotensi, molekul mampu bermutasi. Komponen kimia, gabungannya, ditambah dengan pendekatan kajian pembelauan sinar-X, memungkinkan untuk menentukan struktur molekul DNA sebagai heliks berganda. Ia dibentuk oleh separuh daripada lingkaran jenis antiselari. Tulang belakang gula-fosfat diperkukuh dengan ikatan hidrogen.
Dalam kajian asas molekul keturunan dan kebolehubahan, karya Chargaff adalah amat penting. Ahli sains menumpukan dirinya untuk mengkaji nukleotida yang terdapat dalam struktur asid nukleik. Seperti yang mungkin didedahkan, setiap unsur tersebut dibentuk oleh asas nitrogen, sisa fosforus, gula. Korespondensi kandungan molar timin, adenine telah didedahkan, persamaan parameter ini untuk sitosin dan guanin telah ditubuhkan. Diandaikan bahawa setiap sisa timin mempunyai adenin berpasangan, dan untuk guanina terdapat sitosin.
Sama tetapi sangat berbeza
Mengkaji asid nukleik sebagai asas keturunan, saintis menentukan bahawa DNA tergolong dalam kategori polinukleotida yang dibentuk oleh banyak nukleotida. Urutan unsur yang paling tidak dapat diramalkan dalam rantai adalah mungkin. Secara teorinya, kepelbagaian bersiri tidak mempunyaisekatan. DNA mempunyai kualiti khusus yang dikaitkan dengan jujukan berpasangan komponennya, tetapi pasangan asas berlaku mengikut undang-undang biologi dan kimia. Ini membolehkan anda mentakrifkan urutan rantai yang berbeza. Kualiti ini dipanggil saling melengkapi. Ia menerangkan keupayaan molekul untuk menghasilkan semula strukturnya sendiri dengan sempurna.
Apabila mengkaji keturunan dan kebolehubahan melalui DNA, saintis mendapati bahawa helai yang membentuk DNA adalah templat untuk pembentukan blok pelengkap. Untuk tindak balas berlaku, molekul dilepaskan. Proses ini disertai dengan pemusnahan ikatan hidrogen. Bes berinteraksi dengan komponen pelengkap, yang membawa kepada penjanaan ikatan tertentu. Selepas nukleotida ditetapkan, ikatan silang molekul berlaku, membawa kepada kemunculan pembentukan polinukleotida baru, urutan bahagiannya ditentukan terlebih dahulu oleh bahan permulaan. Beginilah cara dua molekul yang sama muncul, tepu dengan maklumat yang sama.
Replika: penjamin kekal dan perubahan
Diterangkan di atas memberikan gambaran tentang pelaksanaan keturunan dan kebolehubahan melalui DNA. Mekanisme replikasi menerangkan mengapa DNA hadir dalam setiap sel organik, manakala kromosom ialah organoid unik yang membiak secara kuantitatif dan kualitatif dengan ketepatan yang luar biasa. Kaedah pengedaran sebenar ini tidak dapat dilaksanakan sehingga fakta struktur pelengkap heliks berganda molekul itu ditubuhkan. Crick, Watson, yang sebelum ini menganggap struktur molekul, ternyata benar sepenuhnya, walaupun dari masa ke masa saintis mula meragui ketepatan penglihatan mereka tentang proses replikasi. Pada mulanya, dipercayai bahawa lingkaran dari satu rantai muncul serentak. Enzim yang memangkinkan sintesis molekul dalam makmal diketahui hanya berfungsi dalam satu arah, iaitu pertama satu rantai muncul, kemudian yang kedua.
Kaedah moden untuk mengkaji keturunan manusia telah memungkinkan untuk mensimulasikan penjanaan DNA yang tidak berterusan. Model itu muncul pada ke-68. Asas untuk cadangannya adalah kerja eksperimen menggunakan Eisheria coli. Pengarang karya saintifik diberikan kepada Orzaki. Pakar moden mempunyai data yang tepat tentang nuansa sintesis berhubung dengan eukariota, prokariot. Daripada garpu molekul genetik, pembangunan berlaku dengan menghasilkan serpihan yang disatukan oleh ligase DNA.
Proses sintesis diandaikan berterusan. Tindak balas replikatif melibatkan banyak protein. Pelepasan molekul berlaku disebabkan oleh enzim, pengekalan keadaan ini dijamin oleh protein yang tidak stabil, dan sintesis diteruskan melalui polimerase.
Data baharu, teori baharu
Menggunakan kaedah moden untuk mengkaji keturunan manusia, pakar telah mengenal pasti dari mana datangnya ralat replikasi. Penjelasan menjadi mungkin apabila maklumat tepat tentang mekanisme penyalinan molekul dan ciri khusus struktur molekul tersedia. Skim replikasi menganggapperbezaan molekul induk, dengan setiap separuh bertindak sebagai matriks untuk rantai baru. Sintesis direalisasikan kerana ikatan hidrogen asas, serta unsur mononukleotida stok proses metabolik. Untuk menghasilkan ikatan tiamin, adenin atau sitosin, guanin, peralihan bahan kepada bentuk tautomerik diperlukan. Dalam persekitaran akuatik, setiap sebatian ini terdapat dalam beberapa bentuk; semuanya tautomerik.
Terdapat pilihan yang lebih berkemungkinan dan kurang biasa. Ciri tersendiri ialah kedudukan atom hidrogen dalam struktur molekul. Jika tindak balas diteruskan dengan variasi bentuk tautomerik yang jarang berlaku, ia mengakibatkan pembentukan ikatan dengan asas yang salah. Untaian DNA menerima nukleotida yang salah, urutan unsur berubah secara stabil, mutasi berlaku. Mekanisme mutasi pertama kali dijelaskan oleh Crick, Watson. Kesimpulan mereka membentuk asas idea moden proses mutasi.
ciri RNA
Mengkaji asas molekul keturunan, saintis tidak boleh mengabaikan tidak kurang pentingnya daripada asid nukleik DNA - RNA. Ia tergolong dalam kumpulan polinukleotida dan mempunyai persamaan struktur dengan yang diterangkan sebelum ini. Perbezaan utama ialah penggunaan ribosa sebagai sisa yang bertindak sebagai asas tulang belakang karbon. Dalam DNA, kita ingat, peranan ini dimainkan oleh deoksiribosa. Perbezaan kedua ialah timin digantikan oleh urasil. Bahan ini juga tergolong dalam kelas pirimidin.
Mengkaji peranan genetik DNA dan RNA, saintis mula-mula menentukan secara relatifnyaperbezaan yang tidak ketara dalam struktur kimia unsur-unsur, tetapi kajian lanjut topik menunjukkan bahawa mereka memainkan peranan yang sangat besar. Perbezaan ini membetulkan kepentingan biologi setiap molekul, jadi polinukleotida yang disebutkan tidak menggantikan satu sama lain untuk organisma hidup.
Kebanyakannya RNA dibentuk oleh satu helai, berbeza antara satu sama lain dalam saiz, tetapi kebanyakannya lebih kecil daripada DNA. Virus yang mengandungi RNA mempunyai dalam strukturnya molekul sedemikian yang dicipta oleh dua helai - strukturnya sedekat mungkin dengan DNA. Dalam RNA, data genetik terkumpul dan dihantar antara generasi. RNA lain dibahagikan kepada jenis berfungsi. Ia dihasilkan pada templat DNA. Proses ini dimangkinkan oleh polimerase RNA.
Maklumat dan keturunan
Sains moden, mengkaji asas molekul dan sitologi keturunan, telah mengenal pasti asid nukleik sebagai objek utama pengumpulan maklumat genetik - ini sama terpakai kepada semua organisma hidup. Dalam kebanyakan bentuk kehidupan, DNA memainkan peranan penting. Data terkumpul oleh molekul distabilkan oleh jujukan nukleotida yang dihasilkan semula semasa pembahagian sel mengikut mekanisme yang tidak berubah. Sintesis molekul diteruskan dengan penyertaan komponen enzim, manakala matriks sentiasa rantaian nukleotida sebelumnya, yang dihantar secara material antara sel.
Kadangkala pelajar dalam rangka kerja biologi dan mikrobiologi diberikan penyelesaian masalah dalam genetik untuk demonstrasi visual kebergantungan. Asas molekul keturunan dalam masalah tersebut dianggap sebagai relatif kepada DNA,serta RNA. Perlu diingat bahawa dalam kes molekul yang genetiknya direkodkan oleh RNA dari satu heliks, proses pembiakan berjalan mengikut kaedah yang serupa dengan yang diterangkan sebelum ini. Templat adalah RNA dalam bentuk yang boleh direplikasi. Ini muncul dalam struktur selular kerana pencerobohan berjangkit. Memahami proses ini membolehkan saintis memperhalusi fenomena gen dan mengembangkan pangkalan pengetahuan mengenainya. Sains klasik memahami gen sebagai unit maklumat yang dihantar antara generasi dan didedahkan dalam kerja eksperimen. Gen itu mampu mutasi, digabungkan dengan unit lain pada tahap yang sama. Fenotip yang dimiliki oleh organisma dijelaskan dengan tepat oleh gen - ini adalah fungsi utamanya.
Dalam sains, gen sebagai asas fungsi keturunan pada mulanya dianggap juga sebagai unit yang bertanggungjawab untuk penggabungan semula, mutasi. Pada masa ini, pasti diketahui bahawa kedua-dua kualiti ini adalah tanggungjawab pasangan nukleotida yang termasuk dalam DNA. Tetapi fungsi itu disediakan oleh jujukan nukleotida beratus-ratus malah beribu-ribu unit yang menentukan rantaian protein asid amino.
Protein dan peranan genetiknya
Dalam sains moden, mengkaji klasifikasi gen, asas molekul keturunan dipertimbangkan dari sudut pandangan kepentingan struktur protein. Semua bahan hidup sebahagiannya dibentuk oleh protein. Mereka dianggap sebagai salah satu komponen yang paling penting. Protein ialah urutan asid amino unik yang berubah secara tempatan apabilakehadiran faktor. Selalunya terdapat dua dozen jenis asid amino, yang lain dihasilkan di bawah pengaruh enzim daripada dua puluh utama.
Kepelbagaian kualiti protein bergantung pada struktur molekul utama, urutan polipeptida asid amino yang membentuk protein. Eksperimen yang dilakukan dengan jelas menunjukkan bahawa asid amino mempunyai penyetempatan yang jelas dalam rantaian nukleotida DNA. Para saintis memanggilnya selari unsur protein dan asid nukleik. Fenomena itu dipanggil colinearity.
ciri DNA
Biokimia dan genetik, yang mengkaji asas molekul keturunan, adalah sains di mana perhatian khusus diberikan kepada DNA. Molekul ini dikelaskan sebagai polimer linear. Kajian telah menunjukkan bahawa satu-satunya penjelmaan yang tersedia untuk struktur ialah jujukan nukleotida. Ia bertanggungjawab untuk mengekodkan jujukan asid amino dalam protein.
Dalam eukariota, DNA terletak di dalam nukleus sel, dan penjanaan protein berlaku dalam sitoplasma. DNA tidak memainkan peranan sebagai templat untuk proses penjanaan protein, yang bermaksud bahawa elemen perantaraan diperlukan yang bertanggungjawab untuk pengangkutan maklumat genetik. Kajian telah menunjukkan bahawa peranan diberikan kepada templat RNA.
Seperti yang ditunjukkan oleh kerja saintifik yang ditumpukan kepada asas molekul keturunan, maklumat dipindahkan daripada DNA ke RNA. RNA boleh membawa data ke protein dan DNA. Protein menerima data daripada RNA dan menghantarnya ke struktur yang sama. Tiada kaitan langsung antara DNA dan protein.
Genetikmaklumat: ini menarik
Seperti yang ditunjukkan oleh karya saintifik yang ditumpukan kepada asas molekul keturunan, data genetik ialah maklumat lengai yang direalisasikan hanya dengan kehadiran sumber tenaga luaran dan bahan binaan. DNA ialah molekul yang tidak mempunyai sumber sedemikian. Sel menerima apa yang diperlukan dari luar melalui protein, kemudian tindak balas transformasi bermula. Terdapat tiga laluan maklumat yang menyediakan sokongan hidup. Mereka bersambung antara satu sama lain, tetapi bebas. Data genetik dihantar secara turun temurun melalui replikasi DNA. Data dikodkan oleh genom - aliran ini dianggap yang kedua. Yang ketiga dan terakhir ialah sebatian pemakanan yang sentiasa menembusi ke dalam struktur selular dari luar, memberikannya tenaga dan bahan binaan.
Semakin tinggi struktur organisma, semakin banyak unsur genom. Set gen yang pelbagai melaksanakan maklumat yang disulitkan di dalamnya melalui mekanisme yang diselaraskan. Sel yang kaya dengan data menentukan cara melaksanakan blok maklumat individu. Oleh kerana kualiti ini, keupayaan untuk menyesuaikan diri dengan keadaan luaran meningkat. Maklumat genetik yang pelbagai terkandung dalam DNA adalah asas sintesis protein. Kawalan genetik sintesis adalah teori yang dirumuskan oleh Monod dan Jacob pada tahun 1961. Pada masa yang sama, model operon muncul.
