29. Генетическая роль днк и рнк. Строение днк и рнк.

1. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК):

- Хранение генетической информации: ДНК является основным носителем генетической информации в клетках всех живых организмов. Она содержит последовательность нуклеотидов, которая определяет генетический код.

- Репликация: ДНК может быть точно скопирована в процессе репликации, чтобы передать генетическую информацию от одной клетки к другой при делении клеток.

- Транскрипция: В процессе транскрипции информация из ДНК копируется на РНК в форме мРНК (материнская РНК), которая будет использоваться для синтеза белков в клетке.

2. Рибонуклеиновая кислота (РНК):

- Транскрипция: РНК, особенно мРНК, играет роль в переносе информации из ДНК в форме кодонов (тройной нуклеотидной последовательности), которые кодируют определенную аминокислоту для синтеза белков.

- Трансляция: РНК, также известная как транспортирующая РНК (тРНК), переносит аминокислоты к рибосомам, где синтезируются белки на основе последовательности кодонов мРНК.

- Рибосомная РНК (рРНК): рРНК является структурной и функциональной частью рибосом, где происходит синтез белков.

Строение

Структура ДНК:

- ДНК представляет собой двунитевую спираль, известную как двойная спираль.

- Каждая нить ДНК состоит из нуклеотидов, которые включают сахарную молекулу дезоксирибозу, фосфатную группу и одну из четырех азотистых оснований: аденин (A), тимин (T), гуанин (G) и цитозин (C).

- Структура ДНК образует комплементарные связи между двумя нитями. Аденин всегда соединяется с тимином, а гуанин - с цитозином.

Структура РНК:

- РНК также состоит из нуклеотидов, но в отличие от ДНК, в РНК сахарной молекулой является рибоза, а одно из азотистых оснований, тимин, заменяется на урацил (U).

- РНК может быть однонитевой или двунитевой. Однонитевая РНК включает мРНК (материнская РНК), тРНК (транспортная РНК) и рРНК (рибосомная РНК), которые выполняют различные функции в синтезе белка. Двунитевая РНК, такая как миРНК (малая интерферирующая РНК), участвует в регуляции генов.

30.Эволюция представителей о гене. Функция гена

Ген - наследственный фактор, который несёт информацию об определённом признаке или функции организма.

Термин "ген" был предложен в 1909 датским ученым Вильгельмом Йохансеном для описания наследственного фактора. В то время химическая природа гена оставалась полностью неизвестной.

В 1917 г. организовал в Москве и возглавил Институт экспериментальной биологии. Идея матричного принципа ”...признаки, передаваемые по наследству, определются линейным расположеним мономеров в полимерных молекулах. ” (Кольцов думал, что это последовательность аминокислот в полипептидах). Н.К. Кольцову принадлежит крылатая фраза: « Ионщики должны понимать генщиков и наоборот»

Идея доклада Кольцова такова: наследственность передается молекулами, которых не так много, но эти молекулы – длинные полимерные нити, отдельные участки которых (мономеры) и определяют конкретные наследственные признаки. Итак, было сделано гениальное открытие в молекулярной биологии XX в.: наследственная информация передается на молекулярном уровне и воспроизводится матричным способом. ( известна сейчас как репликация – процесс синтеза дочерней молекулы на матрице родительской.)

А.С.Серебровский и Н.П.Дубинин в 1928 году впервые продемонстрировали сложную организацию гена.

В 1928 г. в лаборатории А.С. Серебровского в Биологическом институте им. К.А. Тимирязева Н.П. Дубинин начал исследовать действие рентгеновых лучей на дрозофил и обнаружил необычную мутацию. Образование щетинок на теле мухи контролируется особым геном scute . Мутация гена scute , впервые обнаруженная американским генетиком Пейном (1920), не раз возникала в экспериментах, и при её появлении подавлялось развитие девяти щетинок. Выявленная Дубининым мутация, подавляла развитие всего четырех щетинок. После дальнейших экспериментов стало ясно, что ген не является неделимой генетической структурой, представляет собой область хромосомы, отдельные участки которой могут мутировать независимо друг от друга. Это явление Серебровским ступенчатым аллеломорфизмом. Показав мутационную дробимость гена, Серебровский и другие сотрудники его лаборатории, тем не менее, долгое время не могли подтвердить дробимость гена при помощи кроссинговера. Чтобы обнаружить разрыв гена, требовалось проверить огромное число мух. Организовать такой эксперимент удалось только в 1938 г., когда Дубинин, Н.Н. Соколов и Г.Г. Тиняков смогли разорвать ген scute и проверить свой результат цитологически на гигантских хромосомах слюнных желез дрозофилы.

В конце 50-х годов Бензер предполагал, что ген одновременно является целостной и дискретной единицей. При выполнении основной функции - программировании синтеза белка - ген выступает как целостная единица, изменение которой вызывает изменение структуры белковой молекулы. Эту единицу Бензер назвал цистроном. По величине он примерно равен гену. Дискретность гена заключается в наличии субъединиц. Элементарная единица изменчивости, единица мутации названа мутоном, а единица рекомбинации - реконом. Минимальные размеры мутона и рекона равны 1 паре нуклеотидов и называются сайт. Таким образом, сайт - это структурная единица гена. Кодон – функциональная единица гена.

Морис Уилкинс (1916- 2004 г.) Нобелевская премия 1962 г. совместно с Дж. Уотсоном и Ф. Криком М. Уилкинс известен своими работами по рентгеноструктурному анализу ДНК В начале 1950-х гг. приступил к работе в Лондонском университете вместе с Р. Франклин. К этому времени уже было известно, что нуклеиновые кислоты существуют в двух формах: ДНК и РНК. М. Уилкинс изготавливал лучшие в мире препараты ДНК и работал не спешно, считая, что никто его обогнать не сможет! Р. Франклин получала лучшие в мире рентгенограммы ДНК и тоже никуда не торопилась, стремясь к еще большему! Анализ полученных рентгенограмм показал, что молекула ДНК имеет форму двойной спирали, напоминающую винтовую лестницу. М. Уилкинс поделился данными с Ф. Криком и Дж. Уотсоном, двумя исследователями из Кавендишской лаборатории Кембриджского Университета, которые пытались определить структуру ДНК. публицисту Эрвину Чаргаффу принадлежат слова : "Уровень развития государства определяется тремя составляющими : отношением к деревьям, отношением к детям, отношением к родному языку." Правила Чаргаффа, наряду с данными рентгеноструктурного анализа, сыграли решающую роль в расшифровке структуры ДНК Дж. Уотсоном и Ф. Криком.

Функции гена:

• Хранение наследственной информации

• Передача наследственной информации в поколения

• Управление биосинтезом белков и других соединений в клетке

• Восстановление поврежденных генов (репарация ДНК)

• Обеспечение наследственной изменчивости клеток и организма

• Контроль за индивидуальным развитием клеток и организма

• Рекомбинация (процесс перегруппировки генов)