Методи правління Олександра 3. Олександр III та Марія Федорівна

Біохімічні засади спадковості.

Генетична роль нуклеїнових кислот.

Нуклеїнові кислоти – біологічні полімери, що знаходяться у всіх клітинах, від примітивних до складно влаштованих. Вперше виявлені Йоганном Фрідріхом Мішером в1868 р. у клітинах, багатих ядерним матеріалом (лейкоцитах, сперматозоїдах лосося). Термін «нуклеїнові кислоти» запропоновано 1889 р.

Існує два типи нуклеїнових кислот: ДНК, РНК (АТФ – мононуклеотид). ДНК та РНК є молекулами – матрицями. ДНК міститься близько 6 * 10 -12 г у соматичних клітинах: в ядрі, мітохондріях. РНК входить до складу рибосом, міститься в ядрі та цитоплазмі.

Вивчення та доказ провідної ролі нуклеїнових кислот у передачі спадкової інформації проведено на вірусних частинках. Вірус тютюнової мозаїки відомий як вірулентний для тютюну та подорожника. Складається вірусна частка на 95% з білка та на 5% з нуклеїнової кислоти. У вірусних частинках поміняли місцями білковий капсид, але за деякий час білок в обох штамах трансформувався на колишню форму.

У бактеріофагах, що вражають кишкову паличку, білки оболонки фага метили радіоактивною S, а ДНК фага метили радіоактивним Р. У бактеріальній клітині, зараженої фагом, утворилися частки фага, в яких був лише радіоактивний Р.

Будова та функції молекул ДНК та РНК.

Нуклеїнові кислоти – біополімери нерегулярної будови, мономерами яких є нуклеотиди. Нуклеотид складається із залишків трьох речовин: фосфорної кислоти, вуглеводу – пентози, азотистої основи. До складу нуклеотидів ДНК входить вуглевод дезоксирибозу, РНК - рибоза. Залишки пуринових та піримідинових азотистих основ, що входять до складу ДНК – це аденін, гуанін, цитозин, тимін. У складі молекул РНК – аденін, гуанін, цитозин, урацил.

Нуклеотиди з'єднуються між собою через залишок фосфорної кислоти одного нуклеотиду та вуглевод іншого міцним ковалентним ефірним зв'язком, званим «кисневий місток». Зв'язок йде через п'ятий атом вуглецю вуглеводу одного нуклеотиду до третього атома вуглецю вуглеводу іншого нуклеотиду. Послідовність нуклеотидів є первинною структурою нуклеїнових кислот. РНК – одиночний полінуклеотидний ланцюг. ДНК за структурою подвійний полінуклеотидний ланцюг, згорнутий у спіраль.

Вторинна структура ДНК формується у разі виникнення другого ланцюга ДНК, що вибудовується за принципом комплементарності щодо першої. Другий ланцюг протиспрямований першим (антипаралельний). Азотисті основи лежать у площині, перпендикулярній площині молекули – це нагадує гвинтові сходи. Перилами цих сходів є залишки фосфорної кислоти та вуглевод, а ступенями азотисті основи.

Азотисті основи, що входять до складу кожного нуклеотиду в протинаправлених ланцюгах, здатні утворювати між собою комплементарні водневі зв'язки (за рахунок наявних функціональних груп у будові кожної азотистої основи). Аденіловий нуклеотид комплементарний тиміновий, гуаніловий - цитозиновий, і навпаки. Самі собою ці зв'язки неміцні, але «прошита» багаторазово по всій довжині такими зв'язками молекула ДНК представляє дуже міцне з'єднання.

Комплементарність– це просторово-структурна та хімічна відповідність азотистих основ один одному, вони підходять один до одного «як ключ до замку».

В одну молекулу ДНК можуть входити 108 і більше нуклеотидів.

Структура молекули ДНК як подвійної антипаралельної спіралі була запропонована в 1953 американським біологом Джемсом Вотсоном і англійським фізиком Френсісом Криком.

Молекула ДНК будь-якого живого організму на планеті складається всього з чотирьох типів нуклеотидів, що відрізняються один від одного азотистими основами, що входять до них: аденілової, гуанілової, тимінової і цитозинової. В цьому універсальність ДНК. Їхня послідовність різна, а число нескінченне.

Для кожного виду живих організмів та для кожного організму окремо ця послідовність індивідуальна та суворо специфічна .

Особливістьструктури ДНК у цьому, що хімічно активні ділянки молекули – азотисті основи, занурені у центр спіралі й утворюють між собою комплементарні зв'язку, а залишки дезоксирибози і фосфорної кислоти перебувають у периферії і прикривають доступом до азотистих підстав – вони хімічно неактивні. Така структура може довго зберігати хімічну стабільність. А що ще потрібне для зберігання спадкової інформації? Саме ці особливості структури ДНК визначають її здатність кодувати та відтворювати генетичну інформацію.

Міцну структуру ДНК зруйнувати досить важко. Проте це відбувається у клітині регулярно – при синтезі РНК і подвоєнням молекули самої ДНК перед розподілом клітини.

Подвоєння, реплікація ДНКпочинається з того, що спеціальний фермент - ДНК-полімераза - розплітає подвійну спіраль і роз'єднує її на окремі нитки - формується виделка редуплікації. Фермент при цьому діє подібно до замку в застібці-блискавці. На кожному однонитчастому ланцюгу - липких кінцях редуплікаційної вилки - з вільних нуклеотидів, що знаходяться в каріоплазмі, синтезується новий ланцюг за принципом комплементарності. У нових двох молекулах ДНК один ланцюг залишається вихідним материнським, а другий – новою дочірньою. В результаті замість однієї молекули ДНК виникають дві молекули такого ж точно нуклеотидного складу, як і початкова.

У живих системах ми зустрічаємося з новим типом реакцій, невідомими у неживій природі. Вони називаються реакціями матричного синтезу . Матричний синтез нагадує виливок на матриці: нові молекули синтезуються у точній відповідності до плану, закладеного в структурі вже існуючих молекул. У цих реакціях забезпечується точна послідовність мономерних ланок синтезованих полімерах. Мономери надходять у певне місце на молекули, що служать матрицею, де реакція протікає. Якби такі реакції відбувалися внаслідок випадкового зіткнення молекул, вони протікали б нескінченно повільно. Синтез складних молекул на основі матричного принципу здійснюється швидко та точно за допомогою ферментів. Матричний синтез є основою найважливіших реакцій синтезу нуклеїнових кислот і білків. Роль матриці у клітині грають молекули нуклеїнових кислот ДНК або РНК. Мономірні молекули, з яких синтезується полімер, - нуклеотиди або амінокислоти - відповідно до принципу комплементарності розташовуються і фіксуються на матриці в певному порядку. Потім відбувається з'єднання мономерних ланок у полімерний ланцюг, і готовий полімер сходить з матриці. Після цього матриця готова до складання нової точно такої ж полімерної молекули.

Реакції матричного типу – специфічна особливість живої клітки. Вони є основою фундаментальної якості всього живого – здатності до відтворення собі подібного.

Функції нуклеїнових кислот- Зберігання та передача спадкової інформації. У молекулах ДНК закодовано інформацію про первинну структуру білка. На матриці ДНК йде синтез молекул і-РНК. Цей процес називається "транскрипція". І-РНК у процесі «трансляції» реалізує інформацію у вигляді послідовності амінокислот у молекулі білка.

ДНК кожної клітини несе інформацію не тільки про структурні білки, що визначають форму клітини, але і про всі білки-ферменти, білки-гормони та інші білки, а також будову всіх видів РНК.

Можливо, нуклеїнові кислоти забезпечують різні види біологічної пам'яті – імунологічну, нейрологічну тощо, а також відіграють істотну роль у регуляції біосинтетичних процесів.

Подібна інформація.

ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота) відноситься до (поряд з РНК), які є полімерами, а точніше – полінуклеотидами (мономер – нуклеотид).

ДНК відповідає за зберігання та передачу при розподілі клітин генетичного коду. Саме через молекули ДНК реалізуються спадковість та мінливість. На ДНК синтезуються усі види РНК. Далі різні типи РНК спільно забезпечують синтез білків клітини, тобто реалізують генетичну інформацію.

У клітинах еукаріотів переважна кількість ДНК знаходиться в ядрі, де вони утворюють комплекси з особливими білками, внаслідок чого утворюються хромосоми. У клітинах прокаріотів існує одна велика кільцева (або лінійна) молекула ДНК (також у комплексі з білками). Крім того в клітинах еукаріотів своя ДНК є в мітохондріях і хлоропластах.

У разі ДНК кожен нуклеотид складається з 1) азотистої основи, яка може бути аденіном, гуаніном, цитозином або тиміном; 2) дезоксирибози; 3) фосфорної кислоти.

Послідовність нуклеотидів у ланцюжку ДНК визначає первинну структуру молекули. Для ДНК характерна вторинна структура молекули у формі подвійної спіралі (найчастіше правозакрученої). При цьому два ланцюги ДНК з'єднуються між собою водневими зв'язками, що утворюються між комплементарними азотистими основами.

Аденін комплементарний тиміну, а гуанін – цитозину. Між аденіном і тиміном утворюються два водневі зв'язки, а між гуаніном та цитозином – три. Таким чином, гуанін та цитозин з'єднані між собою трохи міцніше (хоча водневі зв'язки в принципі слабкі). Кількість зв'язків визначається особливостями будови молекул.

Аденін і гуанін відносяться до пуринів і складаються з двох кілець. Тімін і цитозин відносяться до піримідинових основ, що складаються з одного кільця. Таким чином між остовами (що складаються з дезоксирибози і фосфорної кислоти, що чергуються) двох ланцюгів ДНК при будь-якій парі нуклеотидів різних ланцюгів завжди існує три кільця (оскільки двокільцевий пурин завжди комплементарний тільки певному однокільцевому піримідину). Це дозволяє зберігати ширину між ланцюгами молекули ДНК однакової протягом усього (приблизно 2,3 нм).

В одному витку спіралі знаходиться приблизно 10 нуклеотидів. Довжина одного нуклеотиду приблизно 0,34 нм. Довжина молекул ДНК зазвичай величезна, перевищує мільйони нуклеотидів. Тому, щоб компактніше розміститися в ядрі клітини, ДНК піддається різного ступеня «надспіралізації».

При зчитуванні інформації з ДНК (тобто синтез на ній РНК, цей процес називається транскрипцією) відбувається деспіралізація (процес зворотної спіралізації), два ланцюжки розходяться під дією спеціального ферменту. Водневі зв'язки слабкі, тому поділ і надалі зшивання ланцюгів відбувається за малої витраті енергії. РНК синтезується на ДНК згідно з тим самим принципом комплементарності. Тільки замість тиміну в РНК аденіну комплементарний урацил.

Генетичний код, записаний на молекулах ДНК, складається з триплетів (послідовностей трьох нуклеотидів), що позначають одну амінокислоту (мономер білка). Проте більшість ДНК не кодує білок. Значення таких ділянок молекули по-різному, багато в чому до кінця не з'ясовано.

Перед поділом клітини завжди відбувається подвоєння кількості ДНК. Цей процес називається реплікацією. Вона має напівконсервативний характер: ланцюги однієї молекули ДНК розходяться, і на кожній добудовується свій новий комплементарний ланцюг. У результаті однієї дволанцюгової молекули ДНК виходять дві двухцепочные ДНК, ідентичні першої.

У ДНК полінуклеотидні ланцюги різноспрямовані, тобто там, де в одного ланцюга 5"-кінець (залишок фосфорної кислоти приєднаний до п'ятого атома вуглецю дезоксирибози), в інший - 3" (вуглець, вільний від фосфорної кислоти).

При реплікації та транскрипції синтез завжди йде у напрямку від 5"-кінця до 3", оскільки нові нуклеотиди можуть приєднуватися тільки до вільного 3" атома вуглецю.

Будова та роль ДНК як речовини, що відповідає за спадкову інформацію, було з'ясовано у 40-50-х роках XX століття. У 1953 році Д. Вотсон і Ф. Крик визначили дволанцюжкову структуру ДНК. Раніше Е. Чаргафф з'ясував, що в ДНК кількість тиміну завжди відповідає аденіну, а кількість гуаніну – цитозину.

Дезоксирибонуклеїнова кислота або ДНК є носієм генетичної інформації. Головним чином ДНК у клітинах зосереджена в ядрі. Це є основним компонентом хромосом. У еукаріотів ДНК також виявляється ще в мітохондріях і пластидах. ДНК складається з мононуклеотидів, ковалентно пов'язаних між собою, являючи собою довгий нерозгалужений полімер. Мононуклеотиди, що входять до складу ДНК, складаються з дезоксирибози, однієї з 4-х азотистих основ (аденін, гуанін, цитозин та тимін), та залишку фосфорної кислоти. Кількість цих мононуклеотидів дуже велика. Наприклад, у клітинах прокаріотів, що містять одну єдину хромосому, ДНК являє собою одну макромолекул з молекулярною масою більше 2 x 10 9 .

Мононуклеотиди одного ланцюга ДНК з'єднуються послідовно один з одним завдяки утворенню ковалентних фосфодіефірних зв'язків між ОН-групою дезоксирибози одного мононуклеотиду та залишком фосфорної кислоти іншого. З одного боку від остова одного ланцюга ДНК, що утворився, розташовуються азотисті основи. Їх можна порівняти, з чотирма різними бусинками одягнених однією нитку, т.к. вони нанизані на сахарофосфатную ланцюг.

Виникає питання, як цей довгий полінуклеотидний ланцюг може кодувати програму розвитку клітини або навіть цілого організму? Відповідь це питання можна отримати, зрозумівши, як утворюється просторова структура ДНК. Структура цієї молекули була розшифрована та описана Дж. Уотсоном та Ф. Криком у 1953 році.

Молекули ДНК є дві нитки, які розташовуються паралельно одна одній і формують правозакручену спіраль . Ширина цієї спіралі становить близько 2 нм, зате її довжина може сягати сотень тисяч нанометрів. Уотсоном і Криком запропонували модель ДНК, згідно з якою всі підстави ДНК розташовані всередині спіралі, зовні знаходиться цукрофосфатний кістяк. Таким чином, основи одного ланцюга максимально зближені з основами іншого,
тому між ними формуються водневі зв'язки. Структура спіралі ДНК така, що полінуклеотидні ланцюги, що входять до її складу, можуть бути розділені лише після її розкручування.

Завдяки максимальній зближеності двох ланцюгів ДНК у її складі міститься однакова кількість азотистих основ одного типу (аденін та гуанін) та азотистих основ іншого типу (тимін та цитозин), тобто справедлива формула: А+Г=Т+Ц. Це пояснюється розмірами азотистих основ, а саме, довжина структур, що утворюються завдяки виникненню водневого зв'язку між парами аденін-тимін та гуанін-цитозин, приблизно становить 1,1 нм. Сумарні розміри цих пар відповідають розмірам внутрішньої частини спіралі ДНК. Для формування спіралі пара Ц-Т була б дуже мала, а пара А-Г, навпаки, дуже велика. Тобто, азотна основа першого ланцюга ДНК, визначає основу, яка розташовується в тому ж самому місці іншого ланцюга ДНК. Сувора відповідність нуклеотидів, розташованих у молекулі ДНК у парних ланцюжках паралельно один одному, назвали комплементарністю (Додатковістю). Точне відтворення або реплікація генетична інформація можлива саме завдяки цій особливості молекули ДНК.

У ДНК біологічна інформація записана таким чином, що вона може точно копіюватися і передаватися клітинам-нащадкам. До розподілу клітини у ній відбувається реплікація (самоподвоєння ) ДНК. Оскільки кожен ланцюг містить послідовність нуклеотидів, комплементарну послідовності цепіпартнера, то насправді вони мають однакову генетичну інформацію. Якщо розділити ланцюги і використовувати кожну з них як шаблон (матриця) для побудови другого ланцюга, то вийде два нових ідентичних ланцюга ДНК. Саме так і відбувається подвоєння ДНК у клітині.

Після відкриття принципу молекулярної організації такої речовини, як ДНК у 1953 році, почала розвиватися молекулярна біологія. Далі в процесі досліджень вчені з'ясували, як рекомбенується ДНК, її склад і як влаштований наш людський геном.

Щодня на молекулярному рівні відбуваються найскладніші процеси. Як влаштовано молекулу ДНК, з чого вона складається? І яку роль грають у клітині молекули ДНК? Розповімо докладно про всі процеси, що відбуваються всередині подвійного кола.

Що таке спадкова інформація?

Тож з чого все починалося? Ще в 1868 р. знайшли в ядрах бактерій. На 1928 р. М. Кольцов висунув теорію у тому, що у ДНК зашифрована вся генетична інформація про живому організмі. Потім Дж. Вотсон і Ф. Крик знайшли модель всім тепер відомої спіралі ДНК у 1953 році, за що заслужено отримали визнання та нагороду – Нобелівську премію.

Що таке взагалі ДНК? Ця речовина складається з двох об'єднаних ниток, точніше спіралей. Ділянка такого ланцюжка з певною інформацією називається геном.

У ДНК зберігається вся інформація про те, що за білки формуватимуться і в якому порядку. Макромолекула ДНК – це матеріальний носій неймовірно об'ємної інформації, яка записана строгою послідовністю окремих цеглинок – нуклеотидів. Усього нуклеотидів 4, вони доповнюють один одного хімічно та геометрично. Цей принцип доповнення, чи комплементарності, у науці буде описано пізніше. Це правило відіграє ключову роль у кодуванні та декодуванні генетичної інформації.

Оскільки нитка ДНК неймовірно довга, повторень у цій послідовності немає. У кожної живої істоти власний унікальний ланцюжок ДНК.

Функції ДНК

До функцій відносяться зберігання спадкової інформації та її передача потомству. Без цієї функції геном виду було б зберігатися і розвиватися протягом тисячоліть. Організми, які зазнали серйозних мутацій генів, частіше не виживають або втрачають здатність виробляти потомство. Так відбувається природний захист від виродження виду.

Ще одна істотно важлива функція — реалізація інформації, що зберігається. Клітина не може створити жодного життєво важливого білка без тих інструкцій, які зберігаються у подвійному ланцюжку.

Склад нуклеїнових кислот

Наразі вже достовірно відомо, з чого складаються самі нуклеотиди — цеглини ДНК. До їх складу входять 3 речовини:

• Ортофосфорна кислота.
• Азотиста основа. Піримидинові основи - які мають лише одне кільце. До них відносять тимін та цитозин. Пуринові основи, у складі яких присутні 2 кільця. Це гуанін та аденін.
• Сахароза. У складі ДНК – дезоксирибоза, У РНК – рибоза.

Число нуклеотидів завжди дорівнює числу азотистих основ. У спеціальних лабораторіях розщеплюють нуклеотид і виділяють із нього азотисту основу. Так вивчають окремі властивості цих нуклеотидів та можливі мутації у них.

Рівні організації спадкової інформації

Поділяють 3 рівні організації: генний, хромосомний та геномний. Вся інформація, необхідна для синтезу нового білка, міститься на невеликій ділянці ланцюжка - ген. Тобто ген вважається найнижчим і найпростішим рівнем кодування інформації.

Гени, своєю чергою, зібрані в хромосоми. Завдяки такій організації носія спадкового матеріалу групи ознак за певними законами чергуються та передаються від одного покоління до іншого. Слід зазначити, що генів в організмі неймовірно багато, але інформація не втрачається, навіть коли багато разів рекомбенується.

Поділяють кілька видів генів:

• за функціональним призначенням виділяють 2 типи: структурні та регуляторні послідовності;
• за впливом на процеси, що протікають у клітині, розрізняють: супервітальні, летальні, умовно летальні гени, і навіть гени мутатори і антимутаторы.

Розташовуються гени вздовж хромосоми у лінійному порядку. У хромосомах інформація сфокусована не вразки, існує певний порядок. Існує навіть карта, де відображені позиції, або локуси генів. Наприклад, відомо, що у хромосомі № 18 зашифровані дані про колір очей дитини.

А що таке геном? Так називають всю сукупність нуклеотидних послідовностей у клітині організму. Геном характеризує цілий вид, а чи не окрему особину.

Який генетичний код людини?

Справа в тому, що весь величезний потенціал розвитку людини закладений вже в період зачаття. Уся спадкова інформація, яка необхідна для розвитку зиготи та зростання дитини після народження, зашифрована в генах. Ділянки ДНК є найголовнішими носіями спадкової інформації.

Людина має 46 хромосом, або 22 соматичні пари плюс по одній визначальній підлозі хромосомі від кожного з батьків. Цей диплоїдний набір хромосом кодує весь фізичний образ людини, його розумові та фізичні здібності та схильність до захворювань. Соматичні хромосоми зовні невиразні, але несуть вони різну інформацію, тому що одна з них від батька, інша - від матері.

Чоловічий код відрізняється від жіночої останньої парою хромосом - ХУ. Жіночий диплоїдний набір – це остання пара, ХХ. Чоловікам дістається одна Х-хромосома від біологічної матері, потім вона передається дочкам. Статева У-хромосома передається синам.

Хромосоми людини значно відрізняються за розміром. Наприклад, найменша пара хромосом - №17. А найбільша пара – 1 та 3.

Діаметр подвійної спіралі у людини – всього 2 нм. ДНК настільки щільно закручена, що вміщується в маленькому ядрі клітини, хоча її довжина досягатиме 2 метрів, якщо її розкрутити. Довжина спіралі – це сотні мільйонів нуклеотидів.

Як передається генетичний код?

Отже, яку роль грають у клітині молекули ДНК під час поділу? Гени – носії спадкової інформації – знаходяться всередині кожної клітини організму. Щоб передати свій код дочірньому організму, багато істот ділять свою ДНК на 2 однакові спіралі. Це називається реплікацією. У процесі реплікації ДНК розплітається і спеціальні «машини» доповнюють кожен ланцюжок. Після того, як роздвоиться генетична спіраль, починає ділитися ядро ​​і всі органели, а потім і вся клітина.

Але в людини інший процес передачі генів – статевий. Ознаки батька та матері перемішуються, у новому генетичному коді міститься інформація від обох батьків.

Зберігання та передача спадкової інформації можливі завдяки складній організації спіралі ДНК. Адже, як ми говорили, структура білків зашифрована саме в генах. Раз створившись під час зачаття, цей код протягом усього життя копіюватиме сам себе. Каріотип (особистий набір хромосом) не змінюється під час поновлення клітин органів. Передача інформації здійснюється за допомогою статевих гамет — чоловічих і жіночих.

Передавати свою інформацію потомству не здатні лише віруси, що містять один ланцюжок РНК. Тому, щоб відтворюватися, їм потрібні клітини людини чи тварини.

Реалізація спадкової інформації

У ядрі клітини постійно відбуваються важливі процеси. Вся інформація, записана в хромосомах, використовується для побудови амінокислот білків. Але ланцюжок ДНК ніколи не залишає ядро, тому тут потрібна допомога іншої важливої ​​сполуки = РНК. Саме РНК здатна проникнути через мембрану ядра і взаємодіяти з ланцюжком ДНК.

За допомогою взаємодії ДНК і трьох видів РНК відбувається реалізація всієї закодованої інформації. На якому рівні відбувається реалізація спадкової інформації? Усі взаємодії відбуваються лише на рівні нуклеотидів. Інформаційна РНК копіює ділянку ланцюга ДНК і приносить цю копію рибосому. Тут починається синтез із нуклеотидів нової молекули.

Щоб іРНК могла скопіювати необхідну частину ланцюга, спіраль розгортається, та був, по завершенні процесу перекодування, знову відновлюється. Причому цей процес може відбуватися одночасно на 2 сторонах 1 хромосоми.

Принцип комплементарності

Складаються з 4 нуклеотидів - аденін (А), гуанін (G), цитозин (С), тимін (T). З'єднані водневими зв'язками за правилом комплементарності. Роботи Е. Чаргаффа допомогли встановити це правило, оскільки вчений помітив деякі закономірності у поведінці цих речовин. Е. Чаргафф відкрив, що молярне відношення аденіну до тиміна одно одиниці. І так само ставлення гуаніну до цитозину завжди дорівнює одиниці.

На основі його робіт генетики сформували правило взаємодії нуклеотидів. Правило комплементарності свідчить, що аденін поєднується лише з тиміном, а гуанін - з цитозином. Під час декодування спіралі та синтезу нового білка в рибосомі таке правило чергування допомагає швидко знайти необхідну амінокислоту, яка прикріплена до транспортної РНК.

РНК та його види

Що таке спадкова інформація? нуклеотидів у подвійному ланцюзі ДНК. А що таке РНК? У чому полягає її робота? РНК, або рибонуклеїнова кислота, допомагає витягувати інформацію з ДНК, декодувати її та на основі принципу комплементарності створювати необхідні клітинам білки.

Усього виділяють 3 види РНК. Кожна з них виконує свою функцію.

1. Інформаційна (іРНК), або ще її називають матричною. Вона заходить прямо в центр клітки, в ядро. Знаходить в одній із хромосом необхідний генетичний матеріал для будівництва білка і копіює одну зі сторін подвійного ланцюга. Копіювання відбувається знову за принципом комплементарності.
2. Транспортна— це невелика молекула, яка має на одній стороні декодери-нуклеотиди, а на іншій стороні відповідні основному коду амінокислоти. Завдання тРНК — доставити в цех, тобто в рибосому, де синтезує необхідну амінокислоту.
3. рРНК – рибосомна.Вона контролює кількість білка, що продукується. Складається з 2 частин - амінокислотної та пептидної ділянки.

Єдина відмінність при декодуванні - РНК немає тиміну. Замість тиміну тут присутній урацил. Але потім, у процесі синтезу білка, при ТРНК однаково правильно встановлює всі амінокислоти. Якщо ж відбуваються якісь збої у декодуванні інформації, виникає мутація.

Репарація ушкодженої молекули ДНК

Процес відновлення пошкодженого подвійного ланцюжка називається репарацією. У процесі репарації пошкоджені гени видаляються.

Потім необхідна послідовність елементів точно відтворюватися і врізається назад у те ж місце на ланцюгу, звідки було вилучено. Все це відбувається завдяки спеціальним хімічним речовинам – ферментам.

Чому відбуваються мутації?

Чому деякі гени починають мутувати і перестають виконувати свою функцію - зберігання життєво необхідної спадкової інформації? Це відбувається через помилку при декодуванні. Наприклад, якщо аденін випадково замінений тимін.

Існують також хромосомні та геномні мутації. Хромосомні мутації трапляються, якщо ділянки спадкової інформації випадають, подвоюються або взагалі переносяться та вбудовуються в іншу хромосому.

Геномні мутації найсерйозніші. Їх причина – це зміна числа хромосом. Тобто коли замість пари – диплоїдного набору є у каріотипі триплоїдний набір.

Найбільш відомий приклад триплоїдної мутації - це синдром Дауна, при якому особистий набір хромосом 47. У таких дітей утворюється 3 хромосоми на місці 21 пари.

Відома також така мутація, як поліплід. Але поліплід зустрічається тільки у рослин.

Відкриття генетичної ролі ДНК

ДНК була відкрита Йоганном Фрідріхом Мішером у 1869 році. З залишків клітин, що містяться в гноє, він виділив речовину, до складу якої входять азот та фосфор. Вперше нуклеїнову кислоту, вільну від білків, отримав Р. Альтман у 1889 р., який і ввів цей термін у біохімію. Лише до середини 1930-х років було доведено, що ДНК та РНК містяться у кожній живій клітині. Першочергова роль у затвердженні цього фундаментального становища належить А. Н. Білозерському, який уперше виділив ДНК із рослин. Поступово було доведено, що саме ДНК, а чи не білки, як вважалося раніше, є носієм генетичної інформації. О. Еверіну, Коліну Мак-Леоду та Макліну Мак-Карті (1944 р.) вдалося показати, що за так звану трансформацію (придбання хвороботворних властивостей нешкідливою культурою в результаті додавання до неї мертвих хвороботворних бактерій) відповідають виділені з пневмококів ДНК. Експеримент американських вчених (експеримент Херші - Чейз, 1952) з поміченими радіоактивними ізотопами білками і ДНК бактеріофагів показали, що в заражену клітину передається тільки нуклеїнова кислота фага, а нове покоління фага містить такі ж білки і нуклеїнову кислоту. до 50-х років ХХ століття точне будова ДНК, як і спосіб передачі спадкової інформації, залишалося невідомим. Хоча і було достеменно відомо, що ДНК складається з декількох ланцюжків, що складаються з нуклеотидів, ніхто не знав точно, скільки цих ланцюжків і як вони з'єднані. Морісом Вілкінсом і Розалінд Франклін, і «правил Чаргаффа», згідно з якими в кожній молекулі ДНК дотримуються суворі співвідношення, що пов'язують між собою кількість азотистих основ різних типів. Пізніше запропонована Уотсоном і Криком модель будови ДНК була доведена, а їхня робота відзначена Нобелівською премією з фізіології або медицини 1962 р. Серед лауреатів не було померла на той час Розалінди Франклін, так як премія не присуджується посмертно. У 1960 р. було відкрито фермент РНК-полимераза, здійснює синтез РНК на ДНК-матрицях. Генетичний амінокислотний код був повністю розшифрований у 1961–1966 роках. зусиллями лабораторій М. Ніренберга, С. Очоа та Г. Корани.

Хімічний склад та структурна організація молекули днк.

ДНК – дезоксирибонуклеїнова кислота. Молекула ДНК – найбільший біополімер, мономером якого є нуклеотид. Нуклеотид складається із залишків 3 речовин: 1 – азотистої основи; 2 – вуглеводу дезоксирибози; 3 – фосфорної кислоти (малюнок – будова нуклеотиду). Нуклеотиди, що беруть участь у освіті молекули ДНК відрізняються один від одного азотистими основами. Азотисті основи: 1 – Цитозин і Тімін (похідні піримідину) та 2 – Аденін та Гуанін (похідні пурину). З'єднання нуклеотидів у нитці ДНК відбувається через вуглевод одного нуклеотиду та залишок фосфорної кислоти сусіднього (малюнок – будова полінуклеотидного ланцюга). Правило Чаргаффа (1951г.): число пуринових основ у ДНК завжди дорівнює числу піримідинових, А=Т Г=Ц.

1953р. Дж. Вотсон і Ф. Крик – представили модель будови молекули ДНК (малюнок – будова молекули ДНК).

Первинна структура– послідовність розташування мономерних ланок (мононуклеотидів) у лінійних полімерах. Ланцюг стабілізується 3,5 – фосфодіефірними зв'язками. Вторинна структура– подвійна спіраль, формування якої визначається міжнуклеотидними водневими зв'язками, які утворюються між основами, що входять у канонічні пари А-Т (2 водневі зв'язки) та Г-Ц (3 водневі зв'язки). Ланцюги утримуються стекінг-взаємодіями, електростатичними взаємодіями, Ван-Дер-Ваальсовими взаємодіями. Третинна структура- Загальна форма молекул біополімерів. Надспіральна структура – ​​коли замкнута подвійна спіраль утворює не кільце, а структуру з витками вищого порядку (забезпечує компактність). Четвертична структура- Укладання молекул в полімолекулярні ансамблі. Для нуклеїнових кислот це ансамблі, що включають молекули білків.