Perinnöllisyyden lait ovat herättäneet ihmisten huomion siitä lähtien, kun ensimmäisen kerran kävi selväksi, että genetiikka on jotain materiaalisempaa kuin jotkut korkeammat voimat. Nykyihminen tietää, että organismeilla on kyky lisääntyä samalla tavalla kuin itsellään, kun taas jälkeläiset saavat vanhemmilleen ominaisia piirteitä ja ominaisuuksia. Lisääntyminen tapahtuu kyvyn siirtää geneettistä tietoa sukupolvien välillä.
Teoria: Sinulla ei voi koskaan olla liikaa
Perinnöllisyyslakeja alettiin aktiivisesti tutkia vasta suhteellisen hiljattain. Vaikuttava edistysaskel tässä asiassa otettiin viime vuosisadalla, kun Sutton ja Boveri toivat julkisuuteen uuden hypoteesin. Silloin he ehdottivat, että kromosomit todennäköisesti kantavat geneettistä tietoa. Hieman myöhemmin teknologia mahdollisti kromosomien koostumuksen kemiallisen tutkimuksen. Se paljastispesifisten proteiinien nukleiiniyhdisteiden läsnäolo. Proteiinit osoittautuivat luontaisesti erilaisille rakenteille ja kemiallisen koostumuksen erityispiirteisiin. Tiedemiehet uskoivat pitkään, että proteiinit olivat tärkein tekijä, joka varmisti geneettisen tiedon siirron sukupolvien välillä.
Vuosikymmenten tutkimus tästä aiheesta on tarjonnut uutta käsitystä solu-DNA:n merkityksestä. Kuten tutkijat ovat paljastaneet, vain sellaiset molekyylit ovat hyödyllisen tiedon materiaalin kantaja. Molekyylit ovat kromosomin elementti. Nykyään melkein kaikki yleissivistävän koulutuksen saaneet maanmiehemme sekä monien muiden maiden asukkaat ovat hyvin tietoisia siitä, kuinka tärkeitä DNA-molekyylit ovat ihmiselle, ihmiskehon normaalille kehitykselle. Monet kuvittelevat näiden molekyylien merkityksen perinnöllisyyden kann alta.
Genetiikka tieteenä
Solujen DNA:n tutkimusta käsittelevällä molekyyligenetiikalla on vaihtoehtoinen nimi – biokemiallinen. Tämä tieteenala syntyi biokemian ja genetiikan risteyksessä. Yhdistetty tieteellinen suunta on tuottava ihmistutkimuksen alue, joka on tarjonnut tiedeyhteisölle suuren määrän hyödyllistä tietoa, joka ei ole vain biokemian tai genetiikan parissa työskentelevien ihmisten saatavilla. Tämän alan ammattilaisten suorittamat kokeet sisältävät työskentelyä lukuisten erityyppisten ja erityyppisten elämänmuotojen ja organismien kanssa. Merkittävimmät tiedeyhteisön saavuttamat tulokset ovat ihmisen geenien tutkimuksen tuloksia sekä erilaisiamikro-organismeja. Jälkimmäisten joukossa tärkeimpiä ovat Eisheria coli, näiden mikrobien lambda-faagit, neurospore crassa -sienet ja Saccharomyces cerevisia.
Geneettiset perusteet
Tieteilijöillä ei ole pitkään aikaan ollut epäilystäkään kromosomin merkityksestä perinnöllisen tiedon siirtämisessä sukupolvien välillä. Kuten erikoistuneet testit ovat osoittaneet, kromosomit muodostuvat hapoista, proteiineista. Jos suoritat värjäyskokeen, proteiini vapautuu molekyylistä, mutta NA pysyy paikallaan. Tutkijoilla on enemmän todisteita, joiden avulla voimme puhua geneettisen tiedon kertymisestä NK:ssa. Niiden kautta data siirtyy sukupolvien välillä. Solujen muodostamat organismit, virukset, joilla on DNA, saavat tietoa edelliseltä sukupolvelta DNA:n kautta. Jotkut virukset sisältävät RNA:ta. Tämä happo on vastuussa tiedon välittämisestä. RNA, DNA ovat NK:ta, joille on ominaista tietyt rakenteelliset yhtäläisyydet, mutta niissä on myös eroja.
Tutkiessaan DNA:n roolia perinnöllisyydessä, tiedemiehet ovat havainneet, että tällaisen hapon molekyylit sisältävät neljää tyyppiä typpiyhdisteitä ja deoksiriboosia. Näiden elementtien ansiosta geneettinen informaatio välittyy. Molekyyli sisältää puriiniaineita adeniinia, guaniinia, pyrimidiiniyhdistelmiä tymiiniä, sytosiinia. Kemiallisen molekyylirungon muodostavat sokeritähteet vuorotellen fosforihappotähteiden kanssa. Jokaisella jäännöksellä on linkki hiilen kaavaan sokereiden kautta. Typpipitoiset emäkset on kiinnitetty sivuille sokerijäämiin.
Nimet ja päivämäärät
Tutkijat,tutkiessaan perinnöllisyyden biokemiallisia ja molekyylisiä perusteita, he pystyivät tunnistamaan DNA:n rakenteelliset piirteet vasta 53-luvulla. Tieteellisen tiedon tekijä on Crick, Watson. He osoittivat, että mikä tahansa DNA ottaa huomioon perinnöllisyyden biologiset erityisominaisuudet. Mallia rakennettaessa on muistettava osien kaksinkertaistuminen ja kyky kerätä, välittää perinnöllistä tietoa. Mahdollisesti molekyyli pystyy mutatoitumaan. Kemialliset komponentit, niiden yhdistelmä yhdistettynä röntgendiffraktiotutkimusten lähestymistapaan mahdollistivat DNA:n molekyylirakenteen määrittämisen kaksoiskierteisenä. Se muodostuu antiparallel-tyyppisten spiraalien puoliskoista. Sokeri-fosfaattirungot on vahvistettu vetysidoksilla.
Periöllisyyden ja vaihtelevuuden molekyyliperustan tutkimuksessa Chargaffin teokset ovat erityisen tärkeitä. Tiedemies omistautui nukleiinihapon rakenteessa olevien nukleotidien tutkimukselle. Kuten oli mahdollista paljastaa, jokainen tällainen alkuaine muodostuu typpiemäksistä, fosforijäämistä, sokerista. Tymiinin, adeniinin molaarisen pitoisuuden vastaavuus paljastettiin, tämän parametrin samank altaisuus sytosiinille ja guaniinille todettiin. Oletettiin, että jokaisessa tymiinitähteessä on adeniinipari ja guaniinissa on sytosiini.
Sama mutta niin erilainen
Tutkiessaan nukleiinihappoja perinnöllisyyden perustana, tiedemiehet totesivat, että DNA kuuluu useiden nukleotidien muodostamien polynukleotidien luokkaan. Enn alta arvaamattomimmat elementtien sarjat ketjussa ovat mahdollisia. Teoriassa sarjadiversiteettiä ei olerajoituksia. DNA:lla on erityisiä ominaisuuksia, jotka liittyvät sen komponenttien parillisiin sekvensseihin, mutta emäspariutuminen tapahtuu biologisten ja kemiallisten lakien mukaisesti. Tämän avulla voit määrittää enn alta eri ketjujen sekvenssit. Tätä ominaisuutta kutsutaan täydentävyydeksi. Se selittää molekyylin kyvyn toistaa täydellisesti oma rakenne.
Tutkiessaan perinnöllisyyttä ja vaihtelevuutta DNA:n kautta, tiedemiehet havaitsivat, että DNA:n muodostavat säikeet ovat malleja komplementaaristen lohkojen muodostumiselle. Jotta reaktio tapahtuisi, molekyyli purkautuu. Prosessiin liittyy vetysidosten tuhoutuminen. Emäkset ovat vuorovaikutuksessa toisiaan täydentävien komponenttien kanssa, mikä johtaa tiettyjen sidosten muodostumiseen. Kun nukleotidit on kiinnitetty, tapahtuu molekyylin silloittuminen, mikä johtaa uuden polynukleotidimuodostelman ilmaantumiseen, jonka osien sekvenssi on lähtömateriaalin enn alta määräämä. Näin ilmaantuu kaksi identtistä molekyyliä, jotka on kyllästetty identtisillä tiedoilla.
Replica: pysyvyyden ja muutoksen takaaja
Yllä kuvattu antaa käsityksen perinnöllisyyden ja vaihtelevuuden toteutumisesta DNA:n kautta. Replikaatiomekanismi selittää, miksi DNA:ta on läsnä jokaisessa orgaanisessa solussa, kun taas kromosomi on ainutlaatuinen organoidi, joka lisääntyy kvantitatiivisesti ja laadullisesti poikkeuksellisen tarkasti. Tämä todellisen jakautumisen menetelmä ei ollut mahdollinen ennen kuin molekyylin kaksoiskierteinen komplementaarinen rakenne oli vahvistettu. Crick, Watson, joka oli aiemmin olettanut molekyylirakenteen, osoittautui täysin oikeaksi, vaikka ajan myötä tiedemiehet alkoivat epäillä replikaatioprosessin näkemyksensä oikeellisuutta. Aluksi uskottiin, että spiraalit yhdestä ketjusta ilmestyvät samanaikaisesti. Laboratoriossa molekyylisynteesiä katalysoivien entsyymien tiedetään toimivan vain yhteen suuntaan, eli ensin ilmestyy yksi ketju, sitten toinen.
Nykyaikaiset menetelmät ihmisen perinnöllisyyden tutkimiseksi ovat tehneet mahdolliseksi simuloida epäjatkuvaa DNA:n muodostumista. Malli ilmestyi vuonna 68. Hänen ehdotuksensa pohjana oli kokeellinen työ Eisheria colilla. Tieteellisen työn tekijä on Orzaki. Nykyaikaisilla asiantuntijoilla on tarkat tiedot synteesin vivahteista eukaryoottien, prokaryoottien suhteen. Geneettisestä molekyylihaarukasta kehitys tapahtuu muodostamalla DNA-ligaasin yhdessä pitämiä fragmentteja.
Synteesiprosessien oletetaan olevan jatkuvia. Replikatiiviseen reaktioon liittyy lukuisia proteiineja. Molekyylin purkautuminen tapahtuu entsyymin vaikutuksesta, destabiloiva proteiini takaa tämän tilan säilymisen ja synteesi etenee polymeraasin kautta.
Uutta dataa, uusia teorioita
Asiantuntijat ovat tunnistaneet replikointivirheiden alkuperän nykyaikaisilla menetelmillä ihmisen perinnöllisyyden tutkimiseksi. Selitys tuli mahdolliseksi, kun tarkkaa tietoa molekyylien kopiointimekanismeista ja molekyylirakenteen erityispiirteistä tuli saataville. Replikointikaavio olettaaemomolekyylien eroavuus, jolloin jokainen puolikas toimii matriisina uudelle ketjulle. Synteesi toteutuu emästen vetysidosten sekä aineenvaihduntaprosessien varaston mononukleotidielementtien ansiosta. Tiamiinin, adeniinin tai sytosiinin, guaniinin sidosten muodostamiseksi tarvitaan aineiden siirtymistä tautomeeriseen muotoon. Vesiympäristössä jokainen näistä yhdisteistä on läsnä useissa muodoissa; ne ovat kaikki tautomeerisia.
On olemassa todennäköisempiä ja vähemmän yleisiä vaihtoehtoja. Erottuva piirre on vetyatomin asema molekyylirakenteessa. Jos reaktio etenee tautomeerisen muodon harvinaisen muunnelman kanssa, se johtaa sidosten muodostumiseen väärän emäksen kanssa. DNA-juoste saa väärän nukleotidin, elementtien sekvenssi muuttuu vakaasti, tapahtuu mutaatio. Mutaatiomekanismin selitti ensin Crick, Watson. Heidän johtopäätöksensä muodostavat perustan nykyaikaiselle ajatukselle mutaatioprosessista.
RNA-ominaisuudet
Tutkiessaan perinnöllisyyden molekyylipohjaa, tiedemiehet eivät voineet sivuuttaa yhtä tärkeää kuin DNA:n nukleiinihappoa - RNA:ta. Se kuuluu polynukleotidien ryhmään ja sillä on rakenteellisia yhtäläisyyksiä aiemmin kuvattujen kanssa. Keskeinen ero on riboosin käyttö tähteinä, jotka toimivat hiilirungon perustana. Muistamme, että DNA:ssa tämä rooli on deoksiriboosilla. Toinen ero on, että tymiini korvataan urasiililla. Tämä aine kuuluu myös pyrimidiinien luokkaan.
Tutkiessaan DNA:n ja RNA:n geneettistä roolia, tiedemiehet määrittelivät ensin suhteellisenalkuaineiden kemiallisissa rakenteissa oli merkityksettömiä eroja, mutta aiheen jatkotutkimus osoitti, että niillä on v altava rooli. Nämä erot korjaavat kunkin molekyylin biologista merkitystä, joten mainitut polynukleotidit eivät korvaa toisiaan eläville organismeille.
Pääosin RNA muodostuu yhdestä juosteesta, eroavat toisistaan kooltaan, mutta suurin osa niistä on pienempiä kuin DNA. RNA:ta sisältävillä viruksilla on rakenteessa sellaisia molekyylejä, jotka muodostuvat kahdesta juosteesta - niiden rakenne on mahdollisimman lähellä DNA:ta. RNA:ssa geneettinen data kertyy ja siirtyy sukupolvien välillä. Muut RNA:t on jaettu toiminnallisiin tyyppeihin. Ne tuotetaan DNA-templaateilla. Prosessia katalysoivat RNA-polymeraasit.
Tieto ja perinnöllisyys
Nykyaikainen tiede, joka tutkii perinnöllisyyden molekyyli- ja sytologisia perusteita, on tunnistanut nukleiinihapot geneettisen tiedon kertymisen pääkohteeksi - tämä koskee yhtä lailla kaikkia eläviä organismeja. Useimmissa elämänmuodoissa DNA:lla on keskeinen rooli. Molekyylin keräämät tiedot stabiloidaan nukleotidisekvensseillä, jotka toistuvat solunjakautumisen aikana muuttumattoman mekanismin mukaisesti. Molekyylisynteesi etenee entsyymikomponenttien osallistuessa, kun taas matriisi on aina edellinen nukleotidiketju, joka siirtyy aineellisesti solujen välillä.
Joskus biologian ja mikrobiologian opiskelijoille annetaan genetiikan ongelmien ratkaisua riippuvuuksien visuaaliseen osoittamiseen. Tällaisten ongelmien perinnöllisyyden molekyylipohjat katsotaan DNA:han suhteiksi,sekä RNA:ta. On muistettava, että molekyylissä, jonka genetiikka on kirjattu RNA:lla yhdestä kierteestä, lisääntymisprosessit etenevät samank altaisella menetelmällä kuin aiemmin on kuvattu. Templaatti on RNA muodossa, joka voidaan replikoida. Tämä näkyy solurakenteessa tarttuvan tunkeutumisen vuoksi. Tämän prosessin ymmärtäminen antoi tutkijoille mahdollisuuden tarkentaa geenin ilmiötä ja laajentaa sitä koskevaa tietopohjaa. Klassinen tiede ymmärtää geenin sukupolvien välillä välittyvän ja kokeellisessa työssä paljastetun tiedon yksikkönä. Geeni kykenee mutaatioihin yhdistettynä muihin saman tason yksiköihin. Fenotyyppi, joka organismilla on, selittyy tarkasti geenillä - tämä on sen päätehtävä.
Tieteessä geeniä perinnöllisyyden toiminnallisena perustana pidettiin alun perin myös rekombinaatiosta, mutaatiosta vastaavana yksikkönä. Tällä hetkellä tiedetään luotettavasti, että nämä kaksi ominaisuutta ovat DNA:n sisältämän nukleotidiparin vastuulla. Mutta toiminnon tarjoaa satojen ja jopa tuhansien yksiköiden nukleotidisekvenssi, joka määrittää aminohappoproteiiniketjut.
Proteiinit ja niiden geneettinen rooli
Nykytieteen tieteessä geenien luokittelua tutkiessa perinnöllisyyden molekyyliperustoja tarkastellaan proteiinirakenteiden merkityksen näkökulmasta. Kaikki elävä aine muodostuu osittain proteiineista. Niitä pidetään yhtenä tärkeimmistä komponenteista. Proteiini on ainutlaatuinen aminohapposekvenssi, joka muuntuu paikallisestitekijöiden läsnäolo. Usein on olemassa kaksi tusinaa tyyppiä aminohappoja, muut syntyvät entsyymien vaikutuksesta tärkeimmistä kahdestakymmenestä.
Proteiinilaatujen monimuotoisuus riippuu primäärimolekyylirakenteesta, aminohappopolypeptidisekvenssistä, joka muodostaa proteiinin. Suoritetut kokeet osoittivat selvästi, että aminohapolla on tiukasti määritelty sijainti DNA:n nukleotidiketjussa. Tutkijat kutsuivat sitä proteiinielementtien ja nukleiinihappojen rinnakkaisiksi. Ilmiötä kutsutaan kolineaarisuudeksi.
DNA-ominaisuudet
Perinnöllisyyden molekyylipohjaa tutkivat biokemia ja genetiikka ovat tieteitä, joissa DNA:han kiinnitetään erityistä huomiota. Tämä molekyyli on luokiteltu lineaariseksi polymeeriksi. Tutkimukset ovat osoittaneet, että ainoa rakenteen käytettävissä oleva transformaatio on nukleotidisekvenssi. Se vastaa proteiinin aminohapposekvenssin koodaamisesta.
Eukaryooteissa DNA sijaitsee solun tumassa ja proteiinin muodostus tapahtuu sytoplasmassa. DNA ei näytä mallin roolia proteiinin muodostumisprosessissa, mikä tarkoittaa, että tarvitaan välielementti, joka vastaa geneettisen tiedon kuljettamisesta. Tutkimukset ovat osoittaneet, että rooli on määritetty RNA-mallille.
Kuten perinnöllisyyden molekyyliperustalle omistettu tieteellinen työ osoittaa, tieto siirtyy DNA:sta RNA:han. RNA voi kuljettaa tietoja proteiineihin ja DNA:han. Proteiini vastaanottaa dataa RNA:sta ja lähettää sen samaan rakenteeseen. DNA:n ja proteiinien välillä ei ole suoria yhteyksiä.
Geneettineninfo: tämä on mielenkiintoista
Kuten perinnöllisyyden molekyyliperustalle omistetut tieteelliset työt ovat osoittaneet, geneettinen data on inerttiä tietoa, joka toteutuu vain ulkoisen energialähteen ja rakennusmateriaalin läsnä ollessa. DNA on molekyyli, jolla ei ole tällaisia resursseja. Solu saa tarvitsemansa ulkopuolelta proteiinien kautta, sitten alkavat transformaatioreaktiot. On olemassa kolme tietopolkua, jotka tukevat elämää. Ne ovat yhteydessä toisiinsa, mutta itsenäisiä. Geneettinen data välittyy perinnöllisesti DNA:n replikaation kautta. Genomi koodaa tiedot - tätä virtaa pidetään toisena. Kolmas ja viimeinen on ravintoyhdisteet, jotka jatkuvasti tunkeutuvat solujen rakenteeseen ulkopuolelta ja tarjoavat sille energiaa ja rakennusaineita.
Mitä paremmin rakentunut organismi, sitä enemmän genomin elementtejä on. Monipuolinen geenisarja toteuttaa siihen salatun tiedon koordinoiduilla mekanismeilla. Tietorikas solu määrittää, kuinka yksittäiset tietolohkot toteutetaan. Tämän laadun ansiosta kyky sopeutua ulkoisiin olosuhteisiin kasvaa. DNA:n sisältämä monipuolinen geneettinen informaatio on proteiinisynteesin perusta. Synteesin geneettinen hallinta on teoria, jonka Monod ja Jacob muotoilivat vuonna 1961. Samaan aikaan ilmestyi operonimalli.
