Биохимические и молекулярные основы наследственности кратко

Обновлено: 05.07.2024

Генетика – это наука о законах наследственности и изменчивости организмов и методах управления ими.

Основы современной генетики были сформулированы Г. Менделем. Он открыл законы дискретной наследственности, выражающие распределение в потомстве наследственных факторов, названных вследствие генами.

1. Закон единообразия гибридов первого поколения.

2. Закон независимого расщепления гибридов второго поколения, согласно которому гены, определяющие различные признаки, наследуются независимо друг от друга.

Мендель заранее предусмотрел две возможности:

1. признаки, наследуемые от одного родителя, передаются совместно;

2. признаки передаются потомству независимо один от другого.

В основе передачи наследственных признаков всего живого лежат, прежде всего, законы наследования, открытые Менделем. Они позволили сформулировать хромосомную теорию наследственности, согласно которой преемственность свойств в ряду поколений определяется преемственностью их хромосом, находящихся в ядре клеток и заключающих в себе всю генетическую информацию.

Генная инженерия – это раздел молекулярной биологии, который связан с целенаправленным конструированием новых, не существующих в природе сочетаний генов с помощью генетических и биохимических методов.

В высших организмах доля нуклеотидов в цепи ДНК, которые действительно кодируют последовательность аминокислот в белках, составляет около 5%. В остальных нуклеотидных последовательность ДНК закодирована информация о форме молекул ДНК.

Современная молекулярная биология позволяет вводить почти любой отрезок ДНК в микроорганизм, чтобы заставить его синтезировать тот белок, который кодирует данная ДНК. А современная органическая химия дает возможность синтезировать последовательности нуклеотидов – фрагменты генов. Такие фрагменты генов можно применять для изменения исходной последовательности оснований в гене, кодирующем нужный белок. Таким способом можно получить модифицированный белок с измененной последовательностью аминокислот, т. е. белок со структурой и функцией, ранее не существовавшими в природе.

Теория Опарина о происхождении жизни на Земле

Большой вклад в вопрос о происхождении жизни внесли академик биохимик А. И. Опарин, английские естествоиспытатели Дж. Бернал и Б. С. Холдейн и другие ученые.

Жизнь — это свойство материи, которое раньше не существовало и появилось в определенный момент истории Земли. Сущность жизни — обмен с внешней средой воспроизведение себе подобных, постоянное развитие.

История жизни и история Земли тесно связаны между собой. Возраст Земли насчитывает около 5 млрд. лет, а жизнь зародилась более 3,5 млрд. лет тому назад.

На начальных этапах истории Земля представляла собой раскаленную планету. В результате вращения и снижения температуры атомы тяжелых элементов оседали в центре, а атомы легких элементов (водорода, кислорода, углерода, азота) перемещались в поверхностные слои. Именно из легких элементов состоят тела живых организмов. В живой клетке содержится около 70 % кислорода, 17 % углерода, 10 % водорода, 3 % азота.

Далее появились химические соединения: вода, метан, углекислый газ, аммиак, цианистый водород. На этих этапах сформировалась атмосфера — продукт развития жизни на Земле.

При дальнейшем снижении температуры образовалась земная кора, т.к. некоторые газообразные соединения перешли в жидкое и твердое состояния. Возникли большие водоемы.

В результате вулканической деятельности происходили химические реакции, которые привели к появлению простейших органических соединений.

При высокой температуре, ультрафиолетовом излучении, грозовых разрядах простые молекулы органических соединений при взаимодействии с другими веществами усовершенствовались, усложнялись и появились более сложные органические соединения: жиры, углеводы, аминокислоты, белки и нуклеиновые кислоты. Они обладали важными свойствами — умение воспроизводить аналогичные себе молекулы.

В это время все органические соединения находились в первичном океане, их концентрация увеличивалась, происходило взаимодействие, смешивание и объединение в мелкие обособленные структуры раствора. Так появились структурные образования — мембраны, которые сыграли важную роль в построении клеток. Первые организмы были одноклеточные прокариоты. Через несколько миллиардов лет образовались эукариоты. С их появлением наметился выбор животного или растительного образа жизни, различия между которыми заключается в способе питания и связано с возникновением важнейшего для всего живого процесса — фотосинтеза.

Первые многоклеточные организмы возникли в результате объединения одноклеточных организмов и прошли долгий путь эволюции. Так жизнь развивалась и совершенствовалась. Теперь живые существа появляются только вследствие размножения.

Генетика – это наука о законах наследственности и изменчивости организмов и методах управления ими.

1. Закон единообразия гибридов первого поколения.

Мендель заранее предусмотрел две возможности:

1. признаки, наследуемые от одного родителя, передаются совместно;

2. признаки передаются потомству независимо один от другого.

Теория Опарина о происхождении жизни на Земле

Несмотря на то, что ДНК (дезоксирибонуклеиновая к-та) была известна с 1869г. (Открыл Иоганн Фридрих Мишер) и наличие её в хромосомах было хорошо доказано, эту молекулу считали слишком простой для передачи наследственной информации. Лишь после открытия в 1953 г. физико-химической структуры ДНК Дж. Уотсоном и Ф. Криком стало окончательно ясно, что передача наследственной информации осуществляется с помощью ДНК. Нуклеиновая кислота представляет собой гигантскую молекулу, длинную, закрученную в двойную спираль молекулу, построенную из многих повторяющихся единиц, называемых нуклеотидами.

Нуклеотид состоит из азотистого основания, сахара и остатка фосфорной кислоты. Азотистые основания представлены двумя пуриновыми производными – аденином (А) и гуанином (Г), и тремя пиримидиновыми – цитозином (Ц), тимином (Т) и урацилом (У).

В состав ДНК входят А, Т, Г, Ц,; в РНК – А, Г, Ц. А тимин здесь заменён на урацил. Сахар, входящий в состав нуклеотида, содержит пять углеродных атомов, т.е. представляет собой пентозу. В зависимости от вида пентозы, присутствующей в нуклеотиде, различают 2 типа нуклеиновых кислот – дезоксирибонуклеиновую (ДНК) и рибонуклеиновую (РНК). В нуклеотидах к молекуле дезоксирибозы (или рибозы) с одной стороны присоединено азотистое основание, а с другой – остаток фосфорной кислоты. Согласно предложенной Дж. Уотсоном и Ф. Криком модели, молекула ДНК представляет собой две параллельные полинуклеотидные цепи, закрученные в двойную спираль. Пространственная структура ДНК удерживается множеством водородных связей, которые возникают между пуриновым основанием одной цепи и пиримидиновым основанием другой цепи. Строение нуклеотидов таково, что они могут располагаться напротив друг друга только по строго определённому правилу: А напротив Т, Г напротив Ц- это принцип комплементарности оснований (составляют комплементарные пары: А=Т, Г=Ц). В отличие от ДНК молекулы РНК, ка правило, однонитевые. Построены они аналогично нитям ДНК, только в сахарно-фосфатный остов их молекул входит не дезоксирибоза, а рибоза, и вместо тимина (Т) у них имеется урацил (У).

В зависимости от функций, все РНК могут быть разделены на несколько классов:

информационная (и-РНК), или матричная (м-РНК) около 5%;

транспортная (т-РНК) около 15%;

рибосомальная (р-РНК) около 80%.

Каждая молекула РНК выполняет свою специфическую функцию:

м-РНК переносят информацию о структуре белка от ДНК к рибосомам, т.е. служат матрицей для синтеза белка;

т-РНК переносят аминокислоты в рибосомы;

р-РНК образуют в комплексе с белками рибосому, сложную органеллу, в которой происходит синтез белка.

Функции нуклеиновых кислот. Нуклеиновые кислоты выполняют важнейшие биологические функции. В ДНК хранится наследственная информация о всех свойствах клетки и организма в целом. Различные виды РНК принимают участие в реализации наследственной информации через синтез белка.

Элементарной единицей наследственности является ген.

Ген – это участок молекулы ДНК, характеризуемый специфической для него последовательностью нуклеотидов, и способный изменяться путём мутирования. Молекула ДНК может содержать множество генов. У человека имеется около 30-40 тыс. генов, каждый из которых выполняет специфическую функцию – кодирует определенный полипептид. Каждая исходная молекула ДНК даёт начало огромному числу новых молекул ДНК. Это происходит в процессе репликации, при которой информация, закодированная в родительской ДНК, передаётся с максимальной точностью дочерней ДНК. Репликация – единственно возможный способ увеличения числа молекул ДНК, с помощью фермента ДНК-полимеразы разрываются слабые водородные связи между двумя цепями ДНК, образуются одноцепочечные нити. Затем к каждой цепочке достраиваются по принципу комплементарности нуклеотиды (А-Т, Г-Ц), образуя две двухцепочечные молекулы ДНК. Процесс репликации нуклеиновых кислот целиком зависит от работы ряда ферментов: ДНК-полимеразы, РНК-полимеразы, эндонуклеазы и ДНК-лигазы. Кроме механизма, обеспечивающего сохранение генетической информации (репликация), и материальной единицы наследственности (ген), существует механизм реализации наследственной информации.

Генетическая информация реализуется через следующие этапы: Транскрипция («переписывание) – перенос генетической информации от ДНК в РНК.

Транскрипция заключается в том, что на одной из нитей ДНК происходит матричный синтез нити м-РНК. Этот синтез осуществляется особым ферментом – РНК-полимеразой, который прикрепляется к началу участка ДНК, расплетает двойную спираль ДНК и, перемещаясь вдоль одной из нитей, последовательно строит рядом с ней комплементарную ей нить РНК. Синтезированная нить РНК содержит информацию, точно переписанную с соответствующего участка ДНК. В ядре и при выходе из него происходит процессинг – дозревание РНК (вырезание неинформативных участков), в результате чего РНК укорачивается. Далее молекулы РНК выходят из ядра в цитоплазму и соединяются с рибосомами, где происходит процесс трансляции. Трансляция (перевод) – процесс перевода РНК-текста (декодирования, в результате которого информация с языка м-РНК переводится на язык аминокислот). Центральное место в трансляции принадлежит рибосомам. Рибосома образована двумя субъединицами – большой и малой, состоящими из р-РНК и белков. Аминокислоты, синтезированные клеткой, доставляются к месту сборки из них белка, т.е. рибосомы, посредством т-РНК. Каждой аминокислоте в м-РНК соответствует определенная тройка (триплет) нуклеотидов, называемая кодоном этой аминокислоты. В м-РНК существуют кодоны: инициирующие (АУГ), определяющие начало синтеза белка; терминирующие (стоп-кодон: УАГ, УАА, УГА), заканчивающие синтез белка. Сигналом к завершению трансляции служит один из трех стоп-кодонов. Генетическая информация, содержащаяся в ДНК и м-РНК, заключена в последовательности расположения нуклеотидов в молекулах. Перенос информации с языка нуклеотидов на язык аминокислот осуществляется с помощью генетического кода.

Генетический код– это система записи информации о последовательности расположения нуклеотидов в ДНК и и-РНК. Кодон– слово в ДНК-книге, т.е. генетический код является по своей природе триплетным.

Свойства генетического кода:

1. Код триплетен. Каждая аминокислота кодируется группой из трёх нуклеотидов (тирозин – УАУ)

2. Вырожденность (неоднозначность) генетического кода. Одна аминокислота может кодироваться не одним, а несколькими триплетами нуклеотидов (валин – ГУУ, ГУЦ, ГУА)

3. Однозначность генетического кода (специфичность). Каждому кодону соответствует только одна аминокислота, т.е. триплет шифрует только одну аминокислоту (триптофан – УГГ)

4. Неперекрываемость генетического кода. Каждый нуклеотид входит лишь в какой-либо один триплет и переписывание информации происходит строго потриплетно.

5. Универсальность генетического кода. Генетическая информация для всех организмов, обладающих разным уровнем организации (от ромашки до человека), кодируется одинаково.

6. Линейность генетического кода. Кодоны прочитываются линейно (последовательно) в направлении закодированной записи.

Ген – участок молекулы ДНК, кодирующий либо последовательность аминокислот в белке, либо разные виды молекул РНК, участвующих в синтезе белка.

Локус – это место расположения гена в хромосоме.

Геном – это полное количество ДНК у данного вида, содержащееся в гаплоидном наборе хромосом.

Хроматин – комплекс ДНК со специальными белками.

Митоз – основной способ деления соматических клеток.

Центромера – первичная перетяжка хромосомы (определяет форму хромосомы).

Кариотип – совокупность хромосом( у человека составляет 46 хромосом).

Гомолочичные – 22 пары одинаковые. (хромосомы 23-й пары бывают двух видов: Х и Y).

Половые хромосомы – определяют пол 23-я пара, Норма ХХ - женская,ХY-мужская.

Существуют определённые правила обозначения кариотипа. Сначала указывают общее число хромосом, затем какие половые хромосомы входят в хромосомный набор. Далее перечисляется, какие отклонения от нормы встречаются у данного индивидуума (Так кариотип нормальной женщины будет записан как 46,ХХ; а кариотип нормального мужчины – 46, ХY). Если в клетках мужчины присутствует лишняя хромосома, например, 21-я, как это происходит при самой распространённой форме болезни Дауна, кариотип будет записан следующим образом: 46,ХY, +21.

Для возникновения новой жизни необходимо слияние двух родительских клеток – яйцеклетки и сперматозоида, называемых гаметами. Каждая из них несёт по одной из 23 парных хромосом_ такой набор называется гаплоидным. После слияния образуется зигота, содержащая уже полный (диплоидный) набор из 46хромосом.

В женской гамете всегда присутствует только Х-хромосома, необходимая ребёнку любого пола. А сперматозоиды могут нести любую из половых хромосом, как Х, так и Y. Значит пол ребёнка будет зависеть от того, какой сперматозоид будет участвовать в образовании зиготы. А значит папы определяют, кто у них родится- сын или дочь.

Вложенные файлы: 1 файл

ГОУСПОНО.docx

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ: СЕСТРИНСКОЕ ДЕЛО

ЦМК общепрофессиональных дисциплин и психологии

Рожденкина Любовь Олеговна

Софьина Юлия Алексеевна

Преподаватель: Вяжевич Людмила Петровна

Химическое строение и генетическая роль нуклеиновых кислот

Важное биологическое значение нуклеиновых кислот состоит в том, что они осуществляют хранение и передачу наследственной информации, а также определяют синтез нужных белков в клетке и его регуляцию. По химическому строению нуклеиновые кислоты представляют собой линейные (неразветвленные) цепочки, составленные из остатков большого числа нуклеотидов указанных выше типов. Как и для белков, для нуклеиновых кислот характерна первичная и вторичная структура. Важнейшей характеристикой данной нуклеин овой кислоты является ее первичная структура, т. е. последовательность чередования входящих в ее состав четырех. Одними из первых исследований по изучению химического строения нуклеиновых кислот были работы, проводившиеся на биологическом факультете МГУ под руководством А. Н. Белозерского, в результате которых был накоплен обширный материал по определению нуклеотидного состава дезоксирибо. Способность к самовоспроизведению и — удивительное изобретение природы. Нуклеиновые служат для самовоспроизведения биосистем, в результате чего с высокой точностью живые организмы воссоздают себе подобных в процессе размножения. Все многообразие живых организмов определяется наследственной или генетической информацией, заложенной в нуклеиновых кислотах. В особенностях химического строения нуклеиновых кислот заложеныпотенциальная возможность самокопирования и, следовательно, способность кпередаче наследственных признаков от одного поколения организмов к другому, дочернему поколению. В истории химии белка обращает внимание прежде всего беспрецедентная продолжительность поиска решения структурной задачи Только наустановление химического типа белковых молекул потребовалось с момента выделения первого белкового препарата (1728 г) более двухсот лет. На достижение тех же целей, касающихся жиров, углеводов и нуклеиновых кислот, затрачено значительно меньше времени и сил Химические типы первых двухбыли установлены в 80-90-е годы XIX в Хотя принцип построения молекулнуклеиновых кислот стал известен практически одновременно с белками, выделены они были только в 1859 г (Ф Мишер), а обратили на себя серьезное внимание лишь в 30-е годы XX в (П Левин) Целенаправленное изучение химического строения нуклеиновых кислот как молекулярной первоосновы генетического материала началось после исследования О Эвери в 1944 г и завершилось классическими работами Э Чаргаффа уже в 1961 г, когда был окончательно установлен химический тип молекул ДНК. Исследование химического строения нуклеиновых кислот, начатое Ф. Мишером, далее было продолжено К. А. Косселем (1879 г.), который обнаружил внуклеиновых кислотах азотсодержащие гетероциклические основания. Первым выделенным гетероциклическим основанием, присутствующим внуклеиновых кислотах, был гуанин (ранее выделенный из перуанского гуано —помета птиц, ценного азотистого удобрения). Впоследствии из нуклеиновых кислот были выделены тимин (из клеток тимуса быка), цитозин (от греч. ytos — клетка) и аденин (от греч. aden — железа). В результате проведенныхисследований русский химик Ф. Левен установил, что в состав нуклеиновых кислот входят азотсодержащие гетероциклические основания (производные пурина и пиримидина), фосфорная кислота и углеводный компонент — рибоза или дезоксирибоза. Таким образом, по своему химическому строению нуклеиновые кислоты являются по-лирибонуклеотидами (РНК) и полидезоксирибо-нуклеотидами (ДНК). Соединение нуклеотидных остатков в молекулах РНК и ДНК осуществляется одним и тем же путем сложноэфирными мостиками, образуемыми между параминуклеотидов остатками фосфорной кислоты. Последние связаны всегда с 3-муглеродным атомом рибозы (или дезоксирибозы) одного нуклеотидного остатка и с 5-м углеродным.

Белки- строение и функции. Биосинтез белка.

Белки -это полимеры, состоящие из мономеров - аминокислот. В состав белков входит до 20 различных аминокислот. Соединения из нескольких аминокислот называют пептидами. В зависимости от их количества Е белке бывают дипептиды, три тетра пента- или полипептиды (от 6-10 до 300-500 аминокислот). Молекулярная масса белков колеблется от 5000

ДО нескольких миллионов. Белки отличаются друг от друга не только составом и числом аминокислот, но и последовательностью чередования их в полипептидной цепи. Организация белковых молекул: 1) первичная структура - это полипептидная цепь, т.е. аминокислоты, соединенные ковалентными пептидными связями в виде цепи; 2) вторичная структура•- белковая нить закручена в виде спирали, поддерживаемая водородными связями; 3) третичная структура - спираль далее свертывается, образуя

глобулу (клубок) или фибриллу (лучок нитей), специфичную для каждого белка, поддерживается водородными и бисульфитными связями; 4) четвертичная cтруктypa - состоит из нескольких глобул; например, гемоглобин, состоит из 4-х глобул. Функции белка разнообразны: 1) каталитическая: белки-ферменты ускоряют биохимические реакции организма; 2) строительная: белки участвуют в образовании всех клеточных мембран и органоидов;

3) двигательная: белки обеспечивают сокращение мышц, мерцание ресничек, белки-гистоны, сокращаясь, образуют хромосомы из хроматина; 4) защитная: антитела гамма-гло6улины - распознают чужеродные для организма вещества и способствуют их уничтожению; 5) транспортная: белки переносят различные соединения (гемоглобин - кислород, белки плазмы -гормоны, лекарства и т.д.); 6) регуляторная: белки участвуют в регуляции обмена веществ (гормоны роста, гормон-инсулин, половые гормоны, адреналин и др.); 7) энергетическая - при распаде 1 г белка до конечных продуктов выделяется 17,6 кДж. Энергии.

Биосинтез белка проходит в рибосоме, к которой подходит и-РНК, прикрепляется в функциональной зоне рибосомы. Одновременно в рибосоме помещается 2 триплета и-РНК.

В цитоплазме клетки всегда имеется не менее 20 различных видов аминокислот и соответствующих им т-РНК. С ПОМОЩЬЮ специфических ферментов аминокислоты узнаются, активируются и при соединяются к т-РНК, которая переносит их к месту синтеза белка в рибосому. В рибосоме (в и-РНК) находится кодон, а у т-РНК есть антикодон, комплементарный строго определенному триплету и-РНК.

Если в рибосоме на и-РНК будет триплет АУГ, то к нему подойдет т-РНК с комплементарным антикодоном УАЦ; если ГГГ - то т-РНК С антикодоном ЦЦЦ. Каждому антикодону соответствует своя аминокислота.

Аминокислоты проталкиваются в функциональную зону рибосомы одна за другой соответственно кодону и прикрепляются друг к другу пептидной связью. Эта реакция осуществляется в большой субъединице рибосомы.

Одной молекулы белка длится всего 3-4 секунды. Каждый этап синтеза белка катализируется соответствующим ферментом и снабжается энергией за счет расщепления АТФ.

После окончания синтеза белка и образования первичной структуры белка в рибосомах формируется в эндоплазматической сети вторичная, третичная, а иногда и четвертичная структура белка и он становится способным выполнять свои функции.

Сходство и различие организмов определяется набором белков. Каждый вид имеет только ему присущий набор белков, Т.е. они являются основой видовой специфичности, а также обуславливают индивидуальность организмов. На Земле нет двух людей, у которых все белки были бы одинаковыми (за исключением монозиготных близнецов). ДНК ядра каждой клетки несет в себе информацию о форме клеток, белках-ферментах, гормонах, практически все признаки клеток и организма определяются белками. Таким образом, в ДНК заключена вся информация о структуре и деятельности клеток, органов и организма. Эта информация называется наследственной. Небелковые молекулы синтезируются в два этапа: сначала образуется специфический белок-фермент, а затем с его помощью образуются углеводы, липиды, витамины.

Функции нуклеиновых кислот

Нуклеиновые кислоты выполняют важнейшие биологические функции в организме. В ДНК хранится наследственная информация о свойствах клеток и всего организма, различные виды РНК принимают участие в реализации наследственной информации через синтез белка. Принцип реализации наследственной информации от ДНК через РНК к белку экспрессинг. Расшифровка генетической информации, заключенной в молекуле ДНК, осуществляется в соответствии с центральной молекулярно-генетической догмой.

Строение:
ДНК имеют первичную, вторичную и третичную структуры.

Первичная струтура - полинуклеотидная цепь, состоящая из расположенных друг за другом нуклеотидов, связанных между собой эфирными связями. Каждый нуклеотид состоит из остатка фосфорной кислоты, углевода дезоксирибозы и одного из 4-х озотистых оснований (аденина, гуанина, цитозина или тимина) .
вторичная структура ДНК - две комплиментарные и антипараллельные полинуклеотидные цепи, связанные через соответствующие азотистые основания водородными связями :
аденин - тимин,
гуанин-цитозин
Третичная структура ДНК - двойная спираль диаметром 2 нм, длиной шага 3,4 нм и 10 парами нуклеотидов в каждом витке.
б) Функция ДНК:
1) хранение наследственной информации, записанной с помощью генетического кода

РНК:
а) строение:
РНК в отличие от ДНК имеют меньший молекулярный вес, они одноцепочечны (кроме нек вирусов) , содержат углевод рибозу, остаток фосфорной кислоты, одно из 4-х азотитстых оснований (урацил (вместо тимина) , аденин, гуанин, цитозин) , связи между которыми
урацил-аденин
гуанин-цитозин

РНК бывают 3 видов:
иРНК (информационные РНК)
рРНК (рибосомные РНК) и тРНК (транспортные РНК)
основная функция - участие в образовании белка

Сохранение информации от поколения к поколению.

При размножении любых форм жизни происходит увеличение числа молекул ДНК. Из одной клетки, образовавшейся в результате слияния гамет, получаются тысячи, миллионы клеток тела. Каждая исходная молекула ДНК дает начало огромному числу новых молекул ДНК с сохранением в неизменном виде всех особенностей, присущих ДНК. Это происходит в процессе репликации, при котором информация, закодированная в последовательности оснований молекулы родительской ДНК, передаётся с максимальной точностью дочерней ДНК.

Репликация – единственно возможный способ увеличения числа молекул ДНК, на который указывает сама структура этих молекул. С помощью фермента ДНК-полимеразы цепи родительской ДНК расплетаются, и каждая из них служит матрицей, определяющей последовательность оснований в новой, дочерней цепи ДНК. Затем к каждой цепочке достраиваются по принципу комплементарности нуклеотиды (А-Т, Г-Ц), образуя две двухцепочные молекулы ДНК. Репликация имеет полуконсервативный характер – в каждой вновь образуемой молекуле ДНК одна нить происходит от родительской молекулы, а вторая синтезируется заново.

Процесс репликации нуклеиновых кислот целиком зависит от работы ряда ферментов. Установлено, что в этом процессе участвуют минимум четыре группы ферментов: ДНК-полимеразы, РНК-полимеразы, эндонуклеазы и ДНК-лигазы.

Ферменты, осуществляющие синтез ДНК, называются ДНК-полимеразами. Впервые ДНК-полимераза I была получена в очищенном виде А. Корнбергом из Е.Coli в 1958 г. В клетках содержится три различные формы ДНК-полимераз, все они обладают синтезирующей активностью и способны удлинять цепи ДНК. Репликацию ДНК осуществляет ДНК-полимераза α, исправление повреждённых участков ДНК осуществляют ДНК-полимеразы I, II.

РНК-полимераза – фермент, осуществляющий транскрипцию РНК.

Эндонуклеазы – ферменты, разрезающие двухнитевую молекулу ДНК в местах, соответствующих последовательностям из 4 – 12 нуклеотидов.

ДНК-лигазы – ферменты, контролирующие образование фосфодиэфирной связи между 3′- и 5′-концами фрагментов ДНК.

Репликация ДНК начинается с разрыва в одной из двух цепей ДНК под действием эндонуклеазы. Затем к этому месту присоединяется ДНК-полимераза и начинается непрерывный синтез нового олигонуклеотида на одной из двух родительских цепей в направлении от 5′ атома углерода сахара к 3′ атому. Из второй цепи родительской ДНК идёт прерывный синтез, сопровождающийся образованием фрагментов ДНК, также в направлении 5′ -3′ с последующим объединением фрагментов ДНК при участии ДНК-лигаз в единую полинуклеотидную молекулу.

Ген представляет собой последовательность нуклеотидов ДНК размером от нескольких сотен до миллиона пар нуклеотидов, в которых закодирована генетическая информация о первичной структуре белка (число и последовательность аминокислот). Для регулярного правильного считывания информации в гене должны присутствовать: кодон инициации, множество смысловых кодонов и кодон терминации. Три подряд расположенных нуклеотида представляют собой кодон, который и определяет, какая аминокислота будет располагаться в данной позиции в белке. Например, в молекуле ДНК последовательность оснований ТАС является кодоном для аминокислоты метионина, а последовательность ТТТ кодирует фенилаланин. В молекуле иРНК вместо тимина (Т) присутствует основание урацил (У). Таблица генетического кода во всех руководствах представлена именно символами иРНК. Из 64 возможных кодонов смысловыми являются 61, а три триплета - УАА, УАГ, УГА - не кодируют аминокислоты и поэтому были названы бессмысленными, однако на самом деле они представляют собой знаки терминации трансляции.

Для прокариот характерна относительно простая структура генов. Так, структурный ген бактерии, фага или вируса, как правило, контролирует одну ферментативную реакцию. Специфичным для прокариот является оперонная система организации нескольких генов. Гены одного оперона (участка генетического материала, состоящего из 1, 2 и более сцепленных структурных генов, которые кодируют белки (ферменты), осуществляющие последовательные этапы биосинтеза какого-либо метаболита; в оперон эукариот входит, как правило, 1 структурный ген; оперон содержит регуляторные элементы) расположены в кольцевой хромосоме бактерии рядом и контролируют ферменты, осуществляющие последовательные или близкие реакции синтеза (лактозный, гистидиновый и др. опероны).

1.Молекулярная организация хромосом. 2.Генная инженерия и биотехнология. План лекции:

Молекула ДНК — линейный полимер. 1. Основным структурным компонентом хромосом является ДНК .

Нуклеотид — мономер молекулы ДНК. В состав входят: Азотистое основание (аденин, гуанин, тимин, цитазин) Дезоксиребоза (углеводы) Остаток фосфорной кислоты

Молекула ДНК состоит из двух цепей закрученных одна вокруг другой.

Азотистые основания обращены внутрь молекулы и располагаются по принципу комплементарности.

Репликация (удвоение) молекулы ДНК.

Ген — структурная и функциональная единица наследственности, контролирующая развитие определенного признака или свойства.

В пределах одного гена ДНК может быть неоднородным,подразделяясь на: Экзоны - участки,с которых списывается информация; Интроны - участки,с которых информация не списывается; Спейсеры - участки между генами.

Кроме ДНК в состав хромосомы входят пять специализированных белков — H1, H2A, H2B, H3 и H4 (так называемые гистоны ) и ряд негистоновых белков.

Теперь, Набор хромосом человека когда найдена причина болезни, легко будет ее вылечить, для этого надо удалить этот ген , или сделать его "немым", то есть не активным. На словах это выглядит очень просто, но на практике это сложный процесс, требующий подробных исследований. Пока ученые не могут применить своих знаний на людях , но некоторые исследования уже подошли к финальным стадиям и методы лечения проходят испытания на животных. Так, например, ученые из США внедрили в практику метод лечения рака у собак, суть его в том, что если ген вируса герпеса ввести в клетки злокачественной опухоли, то она становится очень чувствительной к воздействию антибиотика и погибает. Во внедрение гена в клетки опухоли помогли все те же вирусы-посредники. 2. Генная инженерия — область молекулярной биологии и генетики,ставящая своей задачей конструйрование генотипических структур по заранее намеченному плану,создание организмов с новой генотипической программой.

Задачи генной инженерии зависят от уровня применения. На организменном уровне — получаются эмбрионы, которые в последствии изучаются.

На клеточном уровне — создание клеточных гибридов,с целью выяснения функций хромосом.

На генном уровне — изучает строение и функции отдельных генов,разрабатывают методики пересадки гено,имея геном организма.

Синтез гена или выделение его из клетки донора. Присоединение гена к ДНК(вектор). Включение гена в геном клетки реципиента. Активизация гена. Основные этапы изменения генома органа:

Организм с изменённым геном называется трансгенным ,или генетически модифицированным (ГМО) .

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Изучение биохимической активности бактерий

Учебно-методическое пособие для внеаудиторной и кружковой работы по дисциплине "Основы микробиологии и иммунологии" для специальностей 060501 Сестринское дело и 060102 Акушерское дело. В лаборато.

ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ И СЕЛЕКЦИИ. ГИБРИДОЛОГИЧЕСКИЙ МЕТОД ИЗУЧЕНИЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ. ПЕРВЫЙ И ВТОРОЙ ЗАКОНЫ МЕНДЕЛЯ

Формирование у студентов системы знаний о генетике, как науке, её методах и значении; а также развитие логического мышления.

Классификация биохимических методов исследования.

Презентация содержит краткий экскурс в мир биохимических методов исследования, дает представление о разнообразии и использованиии различных методов в рамках биохимической лаборатории.

Методическая разработка "Взятие крови из вены на биохимическое исследование" 2016 год

Лабораторные методы исследования.

Болезни с наследственной предрасположенностью обусловлены как наследственными факторами, так и факторами внешней среды. В настоящее время эта группа болезней составляет 92% от общего числа наследствен.

Методическая разработка может быть использована преподавателем для проведения теоретического занятия, содержит для этого все необходимые материалы: вопросы для проверки домашнего задания, для закрепле.

Читайте также: