Определение гена. Основная функция гена

Определение гена. Основная функция гена. Генетика достиг¬ла больших успехов в объяснении природы наслед¬ственности и на уровне организма, и на уровне гена. Роль генов в развитии организма огромна.

Гены характеризуют все признаки будущего организма, такие, как цвет глаз и кожи, размеры, вес и многое другое.

Гены являются носителями наследственной информации, на основе которой развивается организм. Несмотря на то, что теперь уже многое известно о строении хромосом, о структуре и функциях ДНК, дать точное определение гена все еще трудно. Одно из возможных определений гена рассматривает ген как единицу функции. Можно сказать, что ген - это небольшой участок хромосомы, обладающий определенной биохимической функцией и оказывающий специфическое влияние на свойства особи.

Гипотеза А. Гаррода. что "ген - фермент", или, что правильнее, "ген - белок", фактически означает, что гены содержат информацию о последовательности аминокислот в белках и продуктом деятельности гена является определенный белок. Если выразиться еще точнее, то ген содержит информацию для синтеза не молекулы белка в целом, а лишь молекулы полипептида. Белки, же, часто представляют собой комбинацию нескольких полипептидов. Каким же образом информация о последовательности оснований ДНК преобразуется в последовательность аминокислот в белках? Есть всего четыре различных основания - А, Т, Г, Ц, а в состав белков входят 20 различных аминокислот.

Если бы одно основание определяло положение одной аминокислоты в первичной структуре какого-то белка, то в состав этого белка могло бы входить только четыре вида аминокислот. Если бы каждая аминокислота кодировалась двумя основаниями, то число возможных пар составляло бы 42 = 16. Этого также недостаточно для кодирования 20 аминокислот.

Только код, состоящий из трех оснований, мог бы обеспечить включение всех 20 аминокислот в состав белка, поскольку число возможных триплетов здесь 43 = 64. Таким образом, каждой аминокислоте должно соответствовать три последовательных основания ДНК. Эта зависимость между основаниями и аминокислотами известна под названием генетического кода. Основные особенности генетического кода могут быть сформулированы следующим образом: Аминокислота кодируется триплетом оснований в полинуклеотидной цепи ДНК. Код является универсальным.

У всех живых организмов одни и те же триплеты кодируют одни и те же аминокислоты. Аминокислота может кодироваться более чем одним триплетом (число возможных триплетов 64, а число аминокислот 20). Код неперекрывающийся, то есть каждое основание может принадлежать только одному триплету. Механизм синтеза белков в клетке считывает последовательность оснований в одной половине молекулы ДНК группами по три и затем каждую "тройку" оснований переводит в конкретную аминокислоту и в конкретный белок.

Механизм синтеза белка в клетке чрезвычайно сложен. Он предполагает участие другого вида нуклеиновых кислот - рибонуклеиновой кислоты (РНК) и ряда клеточных структур вне ядра клетки. Из всего выше изложенного, можно сказать, что основной функцией гена является кодирование информации, необходимой для синтеза специфического белка. Выводы Материальным субстратом наследственности являются молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Молекулы ДНК способны к удвоению с большой точностью воспроизведения. 9. Молекулы ДНК способны образовывать бесконечное разнообразие различных форм. ДНК представляет собой цепь нуклеотидов, в состав которых входят три компонента - фосфорный, углеводный и азотистое основание (аденин, гуанин, тимин или цитозин). Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей, соединенных через азотистые основания, и имеет комплементарное строение: связи между нитями образуются только в парах аденин-тимин (А- Т) и гуанин-цитозин (Г-Ц). Генетическая информация кодируется последовательностью оснований в цепи ДНК. Основной функцией гена является кодирование информации для синтеза специфического белка.

Аминокислоты для синтеза белка кодируются триплетами оснований в цепи ДНК (генетический код). Схемы относительного располо¬жения сцепленных между собой генов называются генетическими картами хромосом.

Они ото¬бражают реально существующий линей¬ный порядок размещения генов в хромо¬сомах и важны как в теоретических исследо¬ваниях, так и при проведении селекцион¬ной работы, т. к. позволяют сознательно подбирать пары признаков при скрещи¬ваниях, а также предсказывать особенности наследования и проявления раз¬личных признаков у изучаемых орга¬низмов.

Имея генетические карты хромосом, можно по насле¬дованию «сигнального» гена, тесно сцеп¬ленного с изучаемым, контролировать передачу потомству генов, обусловли¬вающих развитие трудно анализируемых признаков. Многочис¬ленные факты отсутствия (вопреки законам Менделя) независимого рас¬пределения признаков у гибридов второ¬го поколения были объяснены хромосом¬ной теорией наследственности Основные положения хромосомной теории наследственности: 1. Гены располагаются в хромосомах, различные хромосомы содержат неодинаковое число генов, набор генов каждой из негомологичных хромосом уникален. 2. Гены в хромосоме расположены линейно, каждый ген занимает в хромосоме определенный локус (место). 3. Гены, расположенные в одной хромосоме, образуют группу сцепления и вместе (сцеплено) передаются потомкам, число групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом. 4. Сцепление не абсолютно, так как в профазе мейоза может происходить кроссинговер и гены, находящиеся в одной хромосоме, разобщаются.

Сила сцепления зависит от расстояния между генами в хромосоме: чем больше расстояние, тем меньше сила сцепления, и наоборот. 10.