Ген с позиции молекулярной биологии

Содержание
Введение
Глава 1. Что такое генетика
1.1. Основные понятия генетики
1.2. Возникновение генетики как науки
Глава 2. Молекулярные основы наследственности
Заключение
Библиографический список использованной литературы

Понятно, что сама ДНК не может играть роль матрицы при синтезе белков из аминокислот, так как почти вся она сосредоточена в хромосомах, а процесс сборки белков происходит в цитоплазматических рибосомах. Возникает вопрос а как передается генетическая информация для построения того или иного белка? Оказалось, что роль промежуточной макромолекулы играет РНК. Процесс считывания информации с ДНК РНК схематически выглядит так: вначале происходит репликация ДНК, транскрипционная РНК считывает обнажившиеся нуклеотидные основания и передает информацию (трансляция) для построения белка. В это схеме одинарная цепь ДНК выступает как матрица при синтезе комплементарных молекул ДНК (репликация), а РНК, в свою очередь, как матрица для последовательного соединения аминокислот с образованием полипептидных цепей белков в процессе трансляции.
Только с помощью новых копий ДНК информация передается новым клеткам, а через половые клетки - новым организмам. Надежное хранение участков, содержащих биологический смысл, достигается в хромосомах с помощью многочисленных машин и редакционных устройств. Мир хранящейся ДНК - это сеть химических реакций в обособленных мини- и микропространствах клеточного ядра. В ДНК накапливаются участки с "испорченной" информацией. Около 1% занимают фрагменты проникших ретровирусов. Хромосомы одновременно являются органеллами клетки и выполняют множественные функции, соединяя генетический аппарат с другими частями клеток. Гены не только клонируют, размножают, рекомбинируют, переносят, но и создают искусственные молекулы смысла и бессмыслицы.
РНК имеет много общего со структурой ДНК, но отличается: углеводом является рибоза, в состав РНК не входит Тимин, он замещен на Урацил, РНК это одноцепочная молекула. РНК бывает матричной (мРНК), рибосомной (рРНК) и транспортной (тРНК). мРНК выполняют функцию матриц белкового синтеза. Молекулы тРНК узнают в цитоплазме соответствующий триплет (тройная последовательность оснований нуклеиновых кислот) «кодон в мРНК» и переносит нужную аминокислоту к растущей полипептидной цепи. Узнавание кодона в мРНК осуществляется с помощью трех последовательных оснований в тРНК, называемых антикодонами. Аминокислотный остаток может прикрепляться к 3/ - концу молекулы тРНК. Молекула тРНК содержит 75 нуклеотидов, ковалентно связанных друг с другом в линейную цепочку, напоминающую лист клевера. Молекулы всех видов тРНК имеют 4 основных плеча. Акцепторное плечо заканчивается последовательностью ЦЦА (5/ - 3/). Через 3/ происходит связывание с карбонильной группой аминокислот. Антикодоновое плечо узнает нуклеотидный триплет (кодон).
Все видимые проявления жизни и функциональной активности реализуются ограниченным числом генов с помощью ограниченного числа копий мРНК в цитоплазме клеток. С помощью белковых машин прочитывания информации и управляющих сигналов происходит выбор прочитываемых генов в комплементарный текст мРНК. Далее, с помощью рибосом-машин синтеза белка информация из линейных текстов мРНК вырывается в реальный трехмерный мир белков. ДНК работает как писатель, РНК - как художник-график, а белки - как скульптор, синхронно создавая триединые реальности клеток. Рецепторные белки воспринимают химическую информацию рецепторными доменами. Связывание сигнала преобразуется в конформационное изменение дистантных доменов белка. Информация по белкам и белковым комплексам движется "конформационной волной" от рецепторов плазматической мембраны в ядро с минимальными энергетическими затратами. Один и тот же белок может находиться в разных конформационных состояниях и передавать сигнал на разные машины и молекулярные комплексы. Аллостерические (регуляторные) домены белков включают или выключают активность каталитических центров ферментов и целых молекулярных машин. Эти потоки регуляторной информации удается визуализировать в самих клетках.
Генетический код – единая система записи наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот в виде последовательности нуклеотидов. Для кодирования одной из 20 аминокислот требуется три последовательности нуклеотидов. Известно, что последовательности кодонов УАГ, УАА, УГА не кодируют аминокислоты и названы нонсенс-кодонами, они являются терминирующими кодонами (концевыми).
Основные свойства генетического кода – генетический код триплетен; вырожденность, обусловлена тем, что одна аминокислота может кодироваться несколькими триплетам (нонсенс-кодоны не кодируют аминокислоту, а триплет соответствующий метионину АУГ, выполняет функцию инициирования считывания и не кодирует аминокислоту, если стоит в начале цепи ДНК); однозначность – каждому данному кодону соответствует одна и только одна определенная аминокислота; неперекрываемость генетического кода – процесс считывания генетического кода не допускает возможность перекрывания кодонов, то есть начавшись на определенном кодоне, считывание следующих идет без пропусков в плоть до нонсенс-кодон; универсальность – вся информация в ядерных генах для всех организмов кодируется одинаково.
Заключение
Успехи молекулярной генетики в современный период развития генетики позволили раскрыть химическую структуру и макромолекулярную организацию хромосом, принципы кодирования наследственной информации в молекуле ДНК, представляющей их основной химический компонент, а также структуру функционирования гена и его контроль над белковым синтезом в клетке.
Библиографический список использованной литературы
1. Медведев Н.Н. Практическая генетика. М.: Изд-во «Наука», 1968. – 294 с.
2. Милунски О. Знайте свои гены: Пер. с англ./Перевод Комарова С.Д.; Под ред. И с предисл. В.М. Гиндилиса. – М.: Мир, 1981. – 392 с.
3. Приходченко Н.Н., Шкурат Т.П. Основы генетики человека. Ростов н/Д, «Феникс», 1997. – 368 с.
4. Репин В.В. Молекулярная информация: миф и ли реальность? //НГ-наука, 2000. - №2.
5. Фогель Ф., Мотульски А. Генетика человека. Т. 3. Эволюция человека. Генетика поведения. Практические аспекты. М.: Мир, 1990. – 360 с.
1. Медведев Н.Н. Практическая генетика. М.: Изд-во «Наука», 1968. – с. 13
3. Приходченко Н.Н., Шкурат Т.П. Основы генетики человека. Ростов н/Д, «Феникс», 1997. –с.3 - 4.
1. Медведев Н.Н. Практическая генетика. М.: Изд-во «Наука», 1968. – с. 15
2. Милунски О. Знайте свои гены: Пер. с англ./Перевод Комарова С.Д.; Под ред. И с предисл. В.М. Гиндилиса. – М.: Мир, 1981. – с.15, 17.
3. Приходченко Н.Н., Шкурат Т.П. Основы генетики человека. Ростов н/Д, «Феникс», 1997. – с.307 - 308.
2. Милунски О. Знайте свои гены: Пер. с англ./Перевод Комарова С.Д.; Под ред. И с предисл. В.М. Гиндилиса. – М.: Мир, 1981. – с. 17.
3. Приходченко Н.Н., Шкурат Т.П. Основы генетики человека. Ростов н/Д, «Феникс», 1997. – с. 8 - 15.
3. Приходченко Н.Н., Шкурат Т.П. Основы генетики человека. Ростов н/Д, «Феникс», 1997. – с. 8 - 14.
2. Милунски О. Знайте свои гены: Пер. с англ./Перевод Комарова С.Д.; Под ред. И с предисл. В.М. Гиндилиса. – М.: Мир, 1981. – с. 30 - 38.
3. Приходченко Н.Н., Шкурат Т.П. Основы генетики человека. Ростов н/Д, «Феникс», 1997. – с. 19-60
4. Репин В.В. Молекулярная информация: миф и ли реальность? //НГ-наука, 2000. - №2.
5. Фогель Ф., Мотульски А. Генетика человека. Т. 3. Эволюция человека. Генетика поведения. Практические аспекты. М.: Мир, 1990. – с. 191-195.
16