Реферат Курсовая Конспект
Химический состав и строение молекулы ДНК - раздел Образование, Тема ХРОМОСОМНАЯ ТЕОРИЯ Основоположник Генетики Грегор Мендель В 1865 Г. Впервые Доказал, Что Каждый ...
|
Основоположник генетики Грегор Мендель в 1865 г. впервые доказал, что каждый признак организма определяется парой наследственных факторов. В начале XX в. парные наследственные факторы получили название аллельных генов. Примерно в то же время было выдвинуто предположение, что гены расположены в хромосомах, что и положило начало хромосомной теории наследственности. Впервые эта теория получила доказательства в работах Нобелевского лауреата Томаса Ханта Моргана и его учеников в 1910 г. В экспериментах на плодовой мушке Drosophila melanogaster была показана взаимосвязь между конкретными генами и конкретными хромосомами.
Долгое время оставалось неизвестным, что представляет собой вещество, образующее ген, способное к саморепликации, мутациям и фенотипическому проявлению. Первые сведения о физических и химических основах наследственности были получены при работе с микроорганизмами : бактериями, вирусами и бактериофагами. Эти организмы, ранее изучавшиеся как возбудители болезней человека и домашних животных, оказались удобными объектами для исследования вещества наследственности и природы генетического материала.
В 1928 г. бактериолог Ф. Гриффит изучал пневмококки, вызывающие воспаление легких у мышей, для получения вакцины. Выяснилось, что пневмококки бывают двух типов: бескапсульные и с полисахаридной капсулой, причем возбудителем смертельных форм воспаления легких являются бактерии с полисахаридной капсулой. Если мышам вводили пневмококки без полисахаридной капсулы, то они справлялись с заболеванием и выживали. При инъекции убитых бактерий, независимо от наличия или отсутствия капсулы на их поверхности, животные вообще не заболевали воспалением легких. Если же мышам вводили смесь пневмококков: живых без капсулы и убитых нагреванием, но имеющих капсулу, то животные погибали. В этом случае из организмов погибших мышей удалось выделить бактерии с защитными полисахаридными капсулами. Таким образом, в этих экспериментах бактерии, не имеющие капсул, приобрели способность образовывать ее благодаря веществу наследственности, которое перешло из убитых бактерий в живые. Только в 40-х гт. XX в. в другой лаборатории была выяснена природа этого загадочного вещества наследственности
Фактором, превращающим непатогенные бескапсульные пневмококки в патогенные с полисахаридной оболочкой, оказалась молекула ДНК.
Неопровержимым доказательством того, что носителем наследственной информации вирусов и бактериофагов являются нуклеиновые кислоты, можно считать демонстрацию их инфекционных свойств. Так, было показано, что очищенная ДНК некоторых фагов, из которых наиболее известны <рх174 и X, может заражать бактерии в отсутствие белковой оболочки.
В 1953 г. Джеймс Уотсон и Френсис Крик предложили модель структуры ДНК, которая с тех пор многократно проверялась и признана правильной.
Уотсон и Крик предположили, что природная (нативная) молекула ДНК представляет собой две полимерные цепи, соединенные между собой и закрученные в форме двойной спирали.
Основная структурная единица одной цепи — нуклеотид. Он состоит из трех химически различных частей, соединенных ковалентными связями: дезоксирибозы, азотистого основания и фосфатной группы (рис. 3.1). ДНК содержит нуриновые азотистые основания — аденин (А) и гуанин (Г) — и пиримидиновые основания — цитозин (Ц) и тимин (Т)
Азотистое основание ковалентно соединено с первым атомом углерода сахара и формирует структуру, называемую нуклеозидом. Фосфатные труппы соединяют соседние нуклеозиды в полимерную цепочку посредством фосфодиэфирных связей между 5'-атомом углерода одного сахара и атомом углерода другого (рис. 3.2). Сцепление между цепями обеспечивается особыми водородными связями между аденином и тимином и между гуанином и цитозином (рис. 3.3). Водородные связи много слабее ковалснтных, соединяющих отдельные атомы каждого нуклеотида, но достаточно сильны, чтобы обеспечить специфичность образования пар А-Т, Г-Ц. Такое попарное сопоставление нуклеотидов, при котором А комплементарен Т, а Г комплементарен Ц, было выведено с помощью построения молекулярных моделей, в которых точно воспроизводились в масштабе все межатомные расстояния. Пространственная модель молекулы ДНК показала характер закрученности цепей друг относительно друга и плотность упаковки пар азотистых оснований в двойной спирали (рис. 3.4). Кроме того, построение молекулярной модели гипотетической двойной спирали потребовало "антипараллельности" нуклеотидных цепочек, как это изображено на рисунке (рис. 3.5).
Нуклеиновые кислоты — это очень длинные полимерные цепочки. Интактные молекулы ДНК содержат в зависимости от вида организмов от нескольких тысяч до многих миллионов нуклеотидов. Для любой последовательности азотистых оснований возможна равная ей по длине комплементарная последовательность, составляющая вторую цепь двойной спирали. Конкретная последовательность пар А-Т и Г-Ц не влияет на структуру молекулы ДНК, образующей двойную спираль. Возможное число различных последовательностей пар оснований в молекуле ДНК практически бесконечно и способно кодировать колоссальное количество информации.
Из модели следует, что физическая структура природной ДНК может сильно изменяться при нагревании или титровании, когда не нарушаются ковалентные, но разрываются водородные связи, в результате чего две цепи отделяются друг от друга.
Поскольку цепи ДНК комплементарны, каждая из них при расплетании двойной спирали способна служить матрицей для синтеза новой комплементарной цепи. Последовательность оснований во вновь синтезируемой цепи будет определяться спецификой водородных связей между азотистыми основаниями родительской и вновь синтезируемой цепи (рис 3.6). Таким образом, генетическая информация, содержавшаяся в последовательности пар оснований родительской молекулы, будет полностью воспроизведена в двух дочерних молекулах. Более того, если в процессе удвоения ДНК произошла ошибка и какой-либо нуклеотид во вновь образуемой цепи выпал или оказался некомплементарным исходному, то это может изменить информационное содержание молекулы, причем логично ожидать, что эта ошибка будет передана дочерним молекулам ДНК в следующих поколениях. Такая замена пары нуклеотидов будет обладать свойствами генетических мутаций. Модель структуры ДНК Уотсона и Крика объясняет как способность генов к самоудвоению (репликации), так и их информационные свойства.
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
Хххххххх хххххххх хххххх Тема ХРОМОСОМНАЯ ТЕОРИЯ... Занятие Генные мутации... Занятие Хромосомные и геномные мутации...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Химический состав и строение молекулы ДНК
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов