Генетичният код и неговите свойства
Химичният състав и структурната организация на ДНК молекулата.
Молекулите нуклеинова киселина са много дълги вериги, съставени от стотици или дори милиони нуклеотиди. Всяка нуклеинова киселина се състои от общо четири типа нуклеотиди. Функции на молекули на нуклеинова киселина зависят от тяхната структура, техните съставни нуклеотиди, техният брой във веригата и съединение с последователности в молекулата.
Всеки нуклеотид се състои от три компонента: азотна база, въглехидрати и фосфорна киселина. Структурата на всеки ДНК нуклеотидна състои от една от четири вида азотни основи (аденин - А, тимин - Т, гуанин - цитозин или Т - C), както и въглерод и вода деоксирибоза остатък на фосфорна киселина.
По този начин, нуклеотидите ДНК се различават само по вида на азотна база.
ДНК молекулата се състои от голям множество от нуклеотиди, свързани във верига в последователност. Всеки тип на ДНК молекула има особен брой S и нуклеотидната последователност.
През 1953 г. американски биолог Джордж. Уотсън и британския физик Крик модел на ДНК структура бе създадена. Учените са установили, че всеки ДНК молекула се състои от две вериги, свързани заедно и спирално усукани. Той има формата на двойна спирала. Във всяка верига са четири типа нуклеотиди се редуват последователно.
Нуклеотидната състава на ДНК варира в различните видове бактерии, гъбички, растения, животни. Но това не променя с възрастта, малко засегнати от промените в околната среда. Нуклеотидите са сдвоени, т.е. броя на аденин нуклеотиди във всяка ДНК молекула, равен на броя на тимидин нуклеотиди (А-Т) и цитозинови нуклеотиди брой е равен на броя на гуанинови нуклеотиди (C-F). Това се дължи на факта, че свързването на двете вериги заедно в ДНК молекулата се подчинява определено правило, а именно аденин аудио верига винаги е свързан с два водородни връзки само с тимин друга верига и гуанин - три водородни връзки с цитозин, т.е. нуклеотидната верига на една молекула ДНК комплементарна допълват взаимно.
ДНК съдържа всички бактерии, по-голямата част от вируси. Установено е, в ядрата на животински клетки, гъби и растения, както и митохондрии и хлоропласти. Ядрото на всеки човешки клетки, съдържаща 6.6 х 10 -12 грама на ДНК и зародишни клетки в ядрото - половината - 3.3 х 10 -12 грама
Молекулите нуклеинова киселина - ДНК и РНК се състоят от нуклеотиди. Структурата на ДНК нуклеотиди включени азотна база (А, Т, G, С), въглехидрати деоксирибоза молекула и остатъкът на фосфорна киселина. ДНК молекулата е двойна спирала, състояща се от две вериги, свързани с водородни връзки на базата на допълване. ДНК функция - съхранение на генетичната информация.
Информацията и функция на ДНК.
ДНК е носител на генетичната информация, записана под формата на нуклеотидни последователности, използвайки генетичния код. Тъй като ДНК молекули са свързани две основни свойства на живите организми - наследственост и вариации. В процес, наречен ДНК репликация, произведени две копия на оригиналната верига, наследени от дъщерни клетки при разделяне така получените клетки са генетично идентични на оригинала.
Генетична информация се осъществява с експресията на гени в процесите на транскрипция (синтез на РНК молекули на ДНК матрица) и превод (протеинов синтез на РНК матрица).
Нуклеотидна последователност "кодира" информацията за различните видове РНК: информационни или матрични (иРНК), рибозомна (рРНК) и транспорт (тРНК). Всички тези видове РНК се синтезират на базата на ДНК по време на транскрипция. Тяхната роля в биосинтезата на протеини (процес превод) е различен. РНК съдържа информация за последователност на аминокиселини в протеина, рибозомна РНК осигурява основата за рибозомите (комплекс нуклеопротеин комплекси, чиято основна функция - сглобяването на протеин от отделни аминокиселини въз основа на тРНК), прехвърляне на РНК достави аминокиселина към монтаж на протеини - в активното място на рибозомата, " пълзене "на иРНК.
Генетичният код и неговите свойства.
Генетичният код - общ за всички живи организми, метод на кодираща аминокиселинната последователност на протеина с помощта на нуклеотидната последователност. ХАРАКТЕРИСТИКИ:
- Триплет - смислен код единица е комбинация от три нуклеотида (триплет един или кодон).
- Приемствеността - между тризнаците още няма препинателни знаци, тоест, информацията се чете непрекъснато.
- Disjointness - една и съща нуклеотид не може да се случи едновременно в две или повече триплети (не се наблюдава при някои припокриващи гена от вируси, бактерии и митохондрии, които кодират протеини няколко чете от рамка смяна).
- Уникалността (специфичност) - определен кодон съответства само една амино киселина (обаче, UGA кодон при Euplotes Крас кодира две аминокиселини - цистеин и селеноцистеин) [1]
- Дегенерацията на (съкращения) - същата аминокиселина може да има няколко кодони.
- Универсалност - генетичния код работи по същия начин в организма на различни нива на сложност - от вируси на хора (въз основа на този техниките на генното инженерство, има някои изключения, както е показано в раздел "Вариации в стандартния генетичен код" таблицата по-долу).
- Шум имунитет - мутация на нуклеотидни замествания, които не водят до промяна на класа кодирани аминокиселини са наречени консервативна; мутации на нуклеотидни замествания, които водят до промяна на класа кодирани аминокиселини са наречени радикал.
5. ДНК репликация. Репликон и нейното функциониране.
Процесът на самостоятелно репликация на молекули на нуклеинова киселина е придружено от прехвърляне на наследствено (от клетка в клетка) копия на генетична информация; R. извършва с набор от специфични ензими (хеликази
6. Нива на еукариотната организация на генома.
В еукариотната механизъм транскрипционна регулация е много по-сложна. Като резултат от клонирането и секвенирането на еукариотни гени идентифицирани специфични последователности, включени в транскрипцията и транслацията.
За еукариотни клетки се характеризира с:
1. Наличието на интрони и екзони в ДНК молекулата.
2. съзряване и РНК - рязане на интрони и екзони омрежване.
3. Наличието на регулаторни елементи, които регулират транскрипцията, като: а) промотори - 3 вида, всеки от които определя специфично полимераза. Pol I репликира рибозомни гени, Pol II - структурен протеин гени, Pol III - гени, кодиращи за малки РНК. Pol I промотор и Pol II са пред сайта за иницииране на транскрибцията, промотор Pol III - като част от структурния ген; б) модулатори - ДНК последователност, която се повиши нивото на транскрипция; в) усилватели - секвенции, които повишават нивото на транскрипция и действат независимо от позицията си спрямо кодиращата част на гена и състоянието на началната точка на синтеза на РНК; г) терминатори - специфични последователности спиране и превод и транскрипция.
Тези последователности на първичната структура и позиция спрямо иницииращия кодон се различава от прокариотен и бактериална РНК полимераза, те не "знаят". Така, експресията на еукариотни гени в прокариотни клетки трябва да гени под контрола на прокариотни регулаторни елементи. Този факт трябва да се вземат предвид при изграждането на вектори за експресия.
7. химически и структурни състава на хромозомите.
Himicheskiysostav хромозоми - 40% ДНК-хистонови протеини - 40%. Non-хистон - 20% леко РНК. Липиди, полизахариди, метални йони.
Химичният състав на тази хромозома - набор от нуклеинови киселини, до протеини, въглехидрати, липиди, и метали. В хромозомата има регулиране на генна активност и възстановяване чрез химически или радиационно увреждане.
Хромозоми - нуклеопротеин структурни елементи на ядрото на клетката, съдържаща ДНК, в която генетичната информация се съдържа организъм, способен да самостоятелно репликация, са структурно и функционално индивидуалност и я държи в редица поколения.
в митотичния цикъл има следните характеристики на структурната организация на хромозоми:
Разграничаване митотичен и интерфазата форма на структурна организация на хромозомите, vzaimoperehodyaschie взаимно в митотичното цикъл - функционална и физиологичен трансформация
8. Нива на опаковката на наследствен материал в еукариоти.
Структурни и функционални нива на организацията на наследствения материал на еукариотите
Наследственост и изменчивост предвижда:
1) лице (дискретно) наследство и промените определени атрибути;
2) Вос-продукт в индивидите в всяко поколение на целия комплекс на морфологични и функционални характеристики на конкретен биологични организми та видове;
3) прегрупиране на видовете с сексуална процес възпроизвеждане в възпроизвеждащи наследствени черти, при което потомък има комбинация от характеристики, различни от комбинацията от него в родителите. Моделите на наследство и вариант на символи и техните популации са получени от принципите на структурна и функционална организация на генетичния материал.
Има три нива на организационната-ЛИЗАЦИЯ наследствен материал ген еукариотни организми, хромозомна и геномна (ниво генотип).
Елементарен структура на гена е ген равнище. Прехвърлянето на гени от родителите на потомството е необходима за развитието на своите специфични симптоми. Въпреки че има няколко форми на биологичната променливост, генна структура нарушение променя само смисъла на генетична информация, в съответствие с която се формират специфични характеристики и свойства. Поради възможно индивидуално ниво ген, отделен (дискретно) и независим наследство и редактиране на отделните знаци.
Гените на еукариотни клетки са разпределени в групи от chro-MOS. Това е структурата на ядрото на клетката, която свойствата на Вен-личността и способността за възпроизвеждане на запазването на редица поколения индивидуалните анатомични характеристики. Наличието на хромозоми определя разпределението на организацията на наследствен материал хромозомната ниво. Настаняване гени в хромозомата-ход засяга корелативен наследствени характеристики, дава възможност да се повлияе на функцията на гена от най-близкия си генетична среда - съседните гени. Хромозомни организация на наследствения материал е необходимо условие преразпределение разпад наследствени черти на родителите на поколението по време полово размножаване.
Въпреки разпространението на различни хромозоми, всички съ-vokupnost гени функционално се отнася като цяло, образуват единна система, която представлява генома (генотип) на нивото на организация на наследствения материал. На това ниво има голямо взаимодействие и намеса на наследствени черти локализирани в една или в различни хромозоми. Резултатът е vzaimosootvetstviya генетична информация от различни наследствени черти, а оттам-ТА, балансирани във времето, мястото и интензивността на развитие на признаци в хода на онтогенезата. Функционалната активност на гени, репликация и промени мутация Ala-майката режим наследство също зависи от характеристиките на генотипа на организъм или клетка като цяло. Това се доказва, например, по отношение на свойствата на господстващо положение.
.eu - и хетерохроматина.
Nekoto ръж хромозоми по време на клетъчното делене кондензира изглежда-Rowan и интензивно оцветени. Такива разлики са наименовани geteropiknozom. терминът "хетерохроматина" беше предложено да се определят областите на хромозоми, показваща положителен geteropik-NHA на всички етапи на митотичния цикъл. Разграничаване euchromatin - голямата част от митотични хромозоми, която претърпява обикновен цикъл по време на уплътняване dekompaktizatsii E Тоза и хетерохроматин - части от хромозоми, пребиваващи в компактен, състояща-SRI.
В повечето видове от еукариотните хромозоми, ние имаме и двете от ЕС - и хетерохроматина-ционните зони, последните съставляват голяма част от генома. Хетерохроматина намира в центромерни, понякога pritelomernyh райони. Намерено в euchromatin хетерохроматина региони на хромозомите рамене. Те изглеждат като петна (интеркалационни) на хетерохроматина до euchromatin. Такова хетеро-хроматин наречен вмъкнат. Уплътняването на хроматина. Euchromatin и хетерохроматина варира в цикъла на уплътняване. Euhr. Той се простира на пълния цикъл на пресоване-dekompaktizatsii от интерфазовите да интерфазовите, хетеро. Той поддържа състояние на относително компактен. Диференциална Възможност за. Различни части на хетерохроматина рисувани vayutsya различни бои, някои от небето такива - някои единични, други - няколко. Използването на различни багрила и използване хромозомни преустройства, разликата-vayuschie heterochromatic региони имат Droz-Филес може характеризират много Neboli-Shih области, където афинитет петна различно от съседните области.
10. Морфологични особености на метафаза хромозоми.
Метафазни хромозома се състои от две надлъжни нишки deoxyribonucleoproteins - хроматиди свързани помежду си в първичния стеснението - центромер. Центромера - специално организирана хромозома общ и за двете сестрински хроматиди. Центромера разделя хромозомата на две тяло рамо. В зависимост от местоположението на първичния стеснението следните видове хромозоми: равен ъгъл (метацентрична), когато центромера се намира в центъра, както и раменете с приблизително еднаква дължина; neravnoplechie (submetacentric) когато изместена от центъра на центромера на хромозома и раменете на различна дължина; прътовидния (acrocentric), където центромера е изместен към единия край на хромозома и една ръка е много кратък. Има също така от точка (telotsentricheskie) хромозома, те имат една ръка липсва, но в кариотипа (хромозомен набор), те не са хора. В някои хромозоми могат да бъдат вторични стеснения отделят от частта на тялото на хромозомата, наречен сателит.