De erfelijkheidswetten hebben de aandacht van de mens getrokken sinds de tijd dat het voor het eerst duidelijk werd dat genetica iets materiëler is dan sommige hogere machten. De moderne mens weet dat organismen het vermogen hebben om zich net als zijzelf voort te planten, terwijl de nakomelingen specifieke kenmerken en kenmerken krijgen die inherent zijn aan hun ouders. Reproductie wordt gerealiseerd dankzij het vermogen om genetische informatie tussen generaties over te dragen.
Theorie: je kunt nooit teveel hebben
De erfelijkheidswetten werden pas relatief recent actief onderzocht. Een indrukwekkende stap voorwaarts in deze kwestie werd gemaakt in de vorige eeuw, toen Sutton en Boveri een nieuwe hypothese aan het publiek brachten. Het was toen dat ze suggereerden dat chromosomen waarschijnlijk genetische gegevens bevatten. Iets later maakte de technologie de chemische studie van de chromosoomsamenstelling mogelijk. Het onthuldede aanwezigheid van specifieke nucleïnezuurverbindingen van eiwitten. Eiwitten bleken inherent te zijn aan een enorme verscheidenheid aan structuren en de bijzonderheden van de chemische samenstelling. Lange tijd geloofden wetenschappers dat eiwitten het belangrijkste aspect waren dat zorgde voor de overdracht van genetische gegevens tussen generaties.
Decennia van onderzoek naar dit onderwerp hebben nieuwe inzichten opgeleverd in het belang van cel-DNA. Zoals wetenschappers hebben onthuld, zijn alleen dergelijke moleculen een materiële drager van nuttige informatie. Moleculen zijn een element van het chromosoom. Tegenwoordig zijn bijna al onze landgenoten die een algemene opleiding hebben genoten, evenals inwoners van vele andere landen, zich er terdege van bewust hoe belangrijk DNA-moleculen zijn voor een persoon, de normale ontwikkeling van het menselijk lichaam. Velen stellen zich de betekenis van deze moleculen in termen van erfelijkheid voor.
Genetica als wetenschap
Moleculaire genetica, die zich bezighoudt met de studie van cel-DNA, heeft een alternatieve naam: biochemisch. Dit wetenschapsgebied werd gevormd op het snijvlak van biochemie en genetica. De gecombineerde wetenschappelijke richting is een productief gebied van menselijk onderzoek, dat de wetenschappelijke gemeenschap een grote hoeveelheid nuttige informatie heeft opgeleverd die niet beschikbaar is voor mensen die alleen betrokken zijn bij biochemie of genetica. Experimenten uitgevoerd door professionals op dit gebied omvatten het werken met tal van levensvormen en organismen van verschillende soorten en categorieën. De belangrijkste resultaten die door de wetenschappelijke gemeenschap zijn verkregen, zijn het resultaat van de studie van menselijke genen, evenals verschillendemicro-organismen. Tot de laatste behoren Eisheria coli, lambda-fagen van deze microben, neurospore crassa-schimmels en Saccharomyces cerevisia.
Genetische basen
Wetenschappers hebben lange tijd geen twijfel gehad over het belang van het chromosoom bij de overdracht van erfelijke informatie tussen generaties. Zoals gespecialiseerde tests hebben aangetoond, worden chromosomen gevormd door zuren, eiwitten. Als je een kleuringsexperiment uitvoert, komt het eiwit vrij uit het molecuul, maar blijft de NA op zijn plaats. Wetenschappers hebben een grotere hoeveelheid bewijs waarmee we kunnen praten over de accumulatie van genetische informatie in NK. Via hen worden gegevens tussen generaties overgedragen. Organismen gevormd door cellen, virussen die DNA hebben, ontvangen via DNA informatie van de vorige generatie. Sommige virussen bevatten RNA. Het is dit zuur dat verantwoordelijk is voor de overdracht van informatie. RNA, DNA zijn NK, die worden gekenmerkt door bepaalde structurele overeenkomsten, maar er zijn ook verschillen.
Door de rol van DNA bij erfelijkheid te bestuderen, hebben wetenschappers ontdekt dat de moleculen van een dergelijk zuur vier soorten stikstofverbindingen en deoxyribose bevatten. Door deze elementen wordt genetische informatie overgedragen. Het molecuul bevat purine stoffen adenine, guanine, pyrimidine combinaties thymine, cytosine. De chemische moleculaire ruggengraat is suikerresiduen afgewisseld met fosforzuurresiduen. Elk residu heeft een link naar de koolstofformule via suikers. Stikstofhoudende basen zijn aan de zijkanten bevestigd aan suikerresten.
Namen en data
Wetenschappers,door de biochemische en moleculaire fundamenten van erfelijkheid te onderzoeken, konden ze de structurele kenmerken van DNA pas in de 53e identificeren. Het auteurschap van wetenschappelijke informatie is toegewezen aan Crick, Watson. Ze bewezen dat elk DNA rekening houdt met de biologische specifieke eigenschappen van erfelijkheid. Bij het bouwen van een model moet u onthouden over het verdubbelen van onderdelen en het vermogen om te accumuleren, erfelijke informatie over te dragen. Mogelijk kan het molecuul muteren. Chemische componenten, hun combinatie, in combinatie met de benaderingen van röntgendiffractiestudies, maakten het mogelijk om de moleculaire structuur van DNA als een dubbele helix te bepalen. Het wordt gevormd door helften van spiralen van het antiparallelle type. De suiker-fosfaatruggengraat is versterkt met waterstofbruggen.
In de studie van de moleculaire basis van erfelijkheid en variabiliteit zijn de werken van Chargaff van bijzonder belang. De wetenschapper wijdde zich aan de studie van de nucleotiden die aanwezig zijn in de structuur van het nucleïnezuur. Zoals het mogelijk was om te onthullen, wordt elk dergelijk element gevormd door stikstofbasen, fosforresiduen, suiker. Overeenstemming van het molaire geh alte van thymine, adenine werd onthuld, de overeenkomst van deze parameter voor cytosine en guanine werd vastgesteld. Er werd aangenomen dat elk thymineresidu een gepaarde adenine heeft, en voor guanine is er een cytosine.
Hetzelfde maar zo anders
Door nucleïnezuren te bestuderen als de basis van erfelijkheid, hebben wetenschappers vastgesteld dat DNA behoort tot de categorie van polynucleotiden gevormd door talrijke nucleotiden. De meest onvoorspelbare opeenvolgingen van elementen in een keten zijn mogelijk. Theoretisch heeft seriële diversiteit geenbeperkingen. DNA heeft specifieke eigenschappen die verband houden met de gepaarde sequenties van zijn componenten, maar basenparen vindt plaats volgens biologische en chemische wetten. Hiermee kunt u reeksen van verschillende ketens vooraf definiëren. Deze kwaliteit wordt complementariteit genoemd. Het verklaart het vermogen van een molecuul om zijn eigen structuur perfect te reproduceren.
Bij het bestuderen van erfelijkheid en variabiliteit via DNA, ontdekten wetenschappers dat de strengen die DNA vormen de sjablonen zijn voor de vorming van complementaire blokken. Om een reactie te laten plaatsvinden, wikkelt het molecuul zich af. Het proces gaat gepaard met de vernietiging van waterstofbruggen. Basen interageren met complementaire componenten, wat leidt tot het genereren van specifieke bindingen. Nadat de nucleotiden zijn gefixeerd, vindt de verknoping van het molecuul plaats, wat leidt tot het verschijnen van een nieuwe polynucleotide-formatie, waarvan de volgorde van delen vooraf wordt bepaald door het uitgangsmateriaal. Dit is hoe twee identieke moleculen verschijnen, verzadigd met identieke informatie.
Replica: een garantie voor duurzaamheid en verandering
Beschreven hierboven geeft een idee van de implementatie van erfelijkheid en variabiliteit via DNA. Het replicatiemechanisme verklaart waarom DNA in elke organische cel aanwezig is, terwijl het chromosoom een unieke organoïde is die zich kwantitatief en kwalitatief met uitzonderlijke nauwkeurigheid reproduceert. Deze methode van echte distributie was niet mogelijk totdat het feit van de dubbele spiraalvormige complementaire structuur van het molecuul was vastgesteld. Crick, Watson, die eerder had aangenomen wat de moleculaire structuur was, bleek helemaal gelijk te hebben, hoewel wetenschappers na verloop van tijd begonnen te twijfelen aan de juistheid van hun visie op het replicatieproces. Aanvankelijk werd aangenomen dat spiralen van één ketting tegelijkertijd verschijnen. Van enzymen die de moleculaire synthese in het laboratorium katalyseren, is bekend dat ze slechts in één richting werken, dat wil zeggen dat eerst de ene keten verschijnt en dan de tweede.
Moderne methoden voor het bestuderen van menselijke erfelijkheid hebben het mogelijk gemaakt om discontinue DNA-generatie te simuleren. Het model verscheen in de 68e. De basis voor haar voorstel was experimenteel werk met Eisheria coli. Het auteurschap van wetenschappelijk werk is toegewezen aan Orzaki. Moderne specialisten hebben nauwkeurige gegevens over de nuances van synthese in relatie tot eukaryoten, prokaryoten. Vanuit de genetische moleculaire vork vindt ontwikkeling plaats door het genereren van fragmenten die bij elkaar worden gehouden door DNA-ligase.
De syntheseprocessen worden verondersteld continu te zijn. De replicatieve reactie omvat talrijke eiwitten. Het afwikkelen van het molecuul vindt plaats dankzij het enzym, het behoud van deze toestand wordt gegarandeerd door het destabiliserende eiwit en de synthese verloopt via het polymerase.
Nieuwe gegevens, nieuwe theorieën
Met behulp van moderne methoden om menselijke erfelijkheid te bestuderen, hebben experts vastgesteld waar replicatiefouten vandaan komen. De verklaring werd mogelijk toen nauwkeurige informatie over de mechanismen van het kopiëren van moleculen en de specifieke kenmerken van de moleculaire structuur beschikbaar kwam. Het replicatieschema gaat ervan uit:divergentie van oudermoleculen, waarbij elke helft fungeert als een matrix voor een nieuwe keten. Synthese wordt gerealiseerd door waterstofbruggen van basen, evenals mononucleotide-elementen van de voorraad metabolische processen. Om bindingen van thiamine, adenine of cytosine, guanine te genereren, is de overgang van stoffen naar de tautomere vorm vereist. In het aquatisch milieu is elk van deze verbindingen in verschillende vormen aanwezig; ze zijn allemaal tautomeer.
Er zijn meer waarschijnlijke en minder gebruikelijke opties. Een onderscheidend kenmerk is de positie van het waterstofatoom in de moleculaire structuur. Als de reactie verloopt met een zeldzame variant van de tautomere vorm, resulteert dit in de vorming van bindingen met de verkeerde base. De DNA-streng krijgt een onjuist nucleotide, de volgorde van elementen verandert stabiel, er treedt een mutatie op. Het mutatiemechanisme werd voor het eerst uitgelegd door Crick, Watson. Hun conclusies vormen de basis van het moderne idee van het mutatieproces.
RNA-kenmerken
Bij het bestuderen van de moleculaire basis van erfelijkheid konden wetenschappers niet voorbijgaan aan niet minder belangrijk dan DNA-nucleïnezuur - RNA. Het behoort tot de groep van polynucleotiden en heeft structurele overeenkomsten met de eerder beschreven. Het belangrijkste verschil is het gebruik van ribose als de resten die fungeren als de basis van de koolstofruggengraat. In DNA, herinneren we ons, wordt deze rol gespeeld door deoxyribose. Het tweede verschil is dat thymine wordt vervangen door uracil. Deze stof behoort ook tot de klasse van pyrimidines.
Door de genetische rol van DNA en RNA te bestuderen, bepaalden wetenschappers eerst de relatiefonbeduidende verschillen in de chemische structuren van de elementen, maar verdere studie van het onderwerp toonde aan dat ze een kolossale rol spelen. Deze verschillen corrigeren de biologische betekenis van elk van de moleculen, zodat de genoemde polynucleotiden elkaar niet vervangen voor levende organismen.
Meestal wordt RNA gevormd door één streng, verschilt van elkaar in grootte, maar de meeste zijn kleiner dan DNA. Virussen die RNA bevatten, hebben in hun structuur dergelijke moleculen gecreëerd door twee strengen - hun structuur ligt zo dicht mogelijk bij DNA. In RNA worden genetische gegevens verzameld en doorgegeven tussen generaties. Andere RNA's zijn onderverdeeld in functionele typen. Ze worden gegenereerd op DNA-templates. Het proces wordt gekatalyseerd door RNA-polymerasen.
Informatie en erfelijkheid
De moderne wetenschap, die de moleculaire en cytologische grondslagen van erfelijkheid bestudeert, heeft nucleïnezuren geïdentificeerd als het belangrijkste object van accumulatie van genetische informatie - dit geldt in gelijke mate voor alle levende organismen. In de meeste levensvormen speelt DNA een sleutelrol. De gegevens die door het molecuul worden verzameld, worden gestabiliseerd door nucleotidesequenties die tijdens de celdeling worden gereproduceerd volgens een ongewijzigd mechanisme. Moleculaire synthese verloopt met de deelname van enzymcomponenten, terwijl de matrix altijd de vorige nucleotideketen is, die materieel wordt overgedragen tussen cellen.
Soms krijgen studenten in het kader van biologie en microbiologie de oplossing van problemen in de genetica voor een visuele demonstratie van afhankelijkheden. De moleculaire basis van erfelijkheid bij dergelijke problemen wordt beschouwd als relatief ten opzichte van DNA,evenals RNA. Er moet aan worden herinnerd dat in het geval van een molecuul waarvan de genetica is vastgelegd door RNA van één helix, de voortplantingsprocessen verlopen volgens een methode die vergelijkbaar is met de eerder beschreven methode. De sjabloon is RNA in een vorm die kan worden gerepliceerd. Dit verschijnt in de cellulaire structuur als gevolg van infectieuze invasie. Door dit proces te begrijpen, konden wetenschappers het fenomeen van het gen verfijnen en de kennisbasis erover uitbreiden. De klassieke wetenschap begrijpt het gen als een eenheid van informatie die tussen generaties wordt overgedragen en in experimenteel werk wordt onthuld. Het gen is in staat tot mutaties, gecombineerd met andere eenheden van hetzelfde niveau. Het fenotype dat een organisme bezit, wordt precies verklaard door het gen - dit is de belangrijkste functie ervan.
In de wetenschap werd het gen als functionele basis van erfelijkheid aanvankelijk ook beschouwd als een eenheid die verantwoordelijk is voor recombinatie, mutatie. Op dit moment is het betrouwbaar bekend dat deze twee eigenschappen de verantwoordelijkheid zijn van het nucleotidepaar dat in DNA is opgenomen. Maar de functie wordt geleverd door een nucleotidesequentie van honderden en zelfs duizenden eenheden die de aminozuureiwitketens bepalen.
Eiwitten en hun genetische rol
In de moderne wetenschap, die de classificatie van genen bestudeert, worden de moleculaire basissen van erfelijkheid beschouwd vanuit het oogpunt van de betekenis van eiwitstructuren. Alle levende materie wordt gedeeltelijk gevormd door eiwitten. Ze worden beschouwd als een van de belangrijkste componenten. Eiwit is een unieke aminozuursequentie die lokaal transformeert wanneeraanwezigheid van factoren. Vaak zijn er twee dozijn soorten aminozuren, andere worden gegenereerd onder invloed van enzymen uit de twintig belangrijkste.
De diversiteit van eiwitkwaliteiten hangt af van de primaire moleculaire structuur, de aminozuurpolypeptidesequentie die het eiwit vormt. De uitgevoerde experimenten toonden duidelijk aan dat het aminozuur een strikt gedefinieerde lokalisatie in de DNA-nucleotideketen heeft. Wetenschappers noemden het de parallellen van eiwitelementen en nucleïnezuren. Het fenomeen wordt colineariteit genoemd.
DNA-kenmerken
Biochemie en genetica, die de moleculaire basis van erfelijkheid bestuderen, zijn wetenschappen waarin speciale aandacht wordt besteed aan DNA. Dit molecuul is geclassificeerd als een lineair polymeer. Studies hebben aangetoond dat de enige transformatie die beschikbaar is voor de structuur de nucleotidesequentie is. Het is verantwoordelijk voor het coderen van de volgorde van aminozuren in het eiwit.
Bij eukaryoten bevindt DNA zich in de celkern en vindt eiwitgeneratie plaats in het cytoplasma. DNA speelt niet de rol van sjabloon voor het proces van eiwitgeneratie, wat betekent dat er een tussenelement nodig is dat verantwoordelijk is voor het transport van genetische informatie. Studies hebben aangetoond dat de rol is toegewezen aan de RNA-sjabloon.
Zoals blijkt uit het wetenschappelijke werk dat is gewijd aan de moleculaire basis van erfelijkheid, wordt informatie overgedragen van DNA naar RNA. RNA kan gegevens overbrengen naar eiwitten en DNA. Het eiwit ontvangt gegevens van het RNA en stuurt deze naar dezelfde structuur. Er zijn geen directe verbanden tussen DNA en eiwitten.
Genetischinfo: dit is interessant
Zoals wetenschappelijke werken over de moleculaire basis van erfelijkheid hebben aangetoond, zijn genetische gegevens inerte informatie die alleen wordt gerealiseerd in de aanwezigheid van een externe energiebron en bouwmateriaal. DNA is een molecuul dat dergelijke bronnen niet heeft. De cel krijgt van buitenaf wat het nodig heeft via eiwitten, waarna transformatiereacties beginnen. Er zijn drie informatiepaden die levensondersteuning bieden. Ze zijn met elkaar verbonden, maar onafhankelijk. Genetische gegevens worden erfelijk overgedragen door DNA-replicatie. De gegevens worden gecodeerd door het genoom - deze stroom wordt als de tweede beschouwd. De derde en laatste zijn voedingsbestanddelen die constant van buitenaf in de celstructuur doordringen en deze van energie en bouwingrediënten voorzien.
Hoe beter gestructureerd het organisme, hoe talrijker elementen van het genoom. Een diverse genenset implementeert de informatie die erin is versleuteld via gecoördineerde mechanismen. De datarijke cel bepa alt hoe individuele informatieblokken worden geïmplementeerd. Door deze kwaliteit neemt het aanpassingsvermogen aan externe omstandigheden toe. De diverse genetische informatie in DNA is de basis van eiwitsynthese. Genetische controle van synthese is een theorie geformuleerd door Monod en Jacob in 1961. Tegelijkertijd verscheen het operon-model.
