Реферат Курсовая Конспект
МОЛЕКУЛЯРНІ ОСНОВИ СПАДКОВОСТІ - раздел Медицина, Основи медичної генетики Молекулярні Основи Спадковості Становлять Нуклеїнові Кислоти — Днк (У Всіх М...
|
Молекулярні основи спадковості становлять нуклеїнові кислоти — ДНК (у всіх мікробів, одноклітинних, рослинних організмів, комах, тварин) та РНК (у деяких вірусів, зокрема онкогенних). Саме в цих великих біополімерах за допомогою єдиної мови, алфавіт якої складають 4 літери — нуклеозиди, записана генетична інформація живих істот. У ДНК інформація викладена чергуванням аденіну (А), тиміну (Т), гуаніну (Г) та цитозину (Ц), які утворюють певні послідовності, зв'язуючись залишками дезоксирибози та фосфором в одноланцюгову молекулу. Потім два комплементарні один одному ланцюги утворюють водневі зв'язки: аденін-тимін (AT) та гуанін-цитозин (ГЦ), які закручуються й утворюють подвійну спіраль, переважно правогвинтову, одночасно біологічну та інформаційну (рис. 2, «зміїні сходи»). Молекула РНК має односпіраль-ну структуру. До її складу замість тиміну входить урацил (У), а замість залишку дезоксирибози — рибоза (хімічно дещо інша пентоза).
Молекула нуклеїнової кислоти (НК) має здатність до розмноження, подвоєння або реплікації. Розмножуються, тиражуються не білки, а нуклеїнові кислоти. Занаявності необхідних компонентів та відповідних ферментів на матриці кожної нитки двоспіральної ДНК (після їх роз'єднання) синтезується комплементарний ланцюг нової ДНК. Реплікація має напівконсерватив-ний, матричний характер. У кожній двоспіральній молекулі міститься і материнський (старий), і дочірній (новий) ланцюг нуклеотидів.
На рівні одноклітинних організмів немає смерті від старості. Цей механізм забезпечує стабільність генетичної інформації, її збереження при процесі передачі нащадкам.
Під час реалізації генетичної інформації відбувається декодування: мова нуклеїнових кислот (чотири літери А, Т, Г, Ц) має бути перекладена на мову білків (20 амінокислот, умовно 20 літер). Це можливо завдяки кодовому принципу: одній амінокислоті відповідає запис з трьох нуклеотидів у нуклеїновій кислоті. Наприклад, послідовність аденін, аденін, аденін (ААА) кодує фенілаланін, а АТТ — лізин. Тому генетичний код — триплетний. Але з 4 літер (А, Т, Г, Ц) можна одержати 64 різні комбінації по 3 літери (43 = 64), а у природі існує тільки 20 амінокислот. Інші триплети (кодони) — сполучення трьох нуклеотидів — не зайві. Три з них (АТЦ, АЦТ, АТТ) — термінуючі, вони свідчать про кінець синтезу, розділові знаки (як у мові — крапка, кома тощо). Інші забезпечують запас міцності геному, бо кодують ті ж самі амінокислоти, що й основні триплети (рис. 3). Тому генетичний код — вироджений: одна амінокислота може бути закодована в ДНК 2—4 триплетами. В одному гені кодони розташовані один за одним, як слова у реченні, не перекриваються, що спрощує запис та робить його стабільним. Генетичний код не перекривається. У всіх живих організмів на Землі в генетичній програмі ті ж самі триплети кодують ті ж самі амінокислоти. Генетичний код ще й у н і ве реальний . Маємо запам'ятати ознаки генетичного коду/ триплетний, вироджений, не перекривається, універсальний. Але у кожному правилі існують винятки. В останні ЗО років дослідники вивчали і збирали такі виключення, їх виявилося багато, виникли нові гіпотези та теорії, що і призвело до виникнення сучасної мобільної генетики, яка прийшла на зміну генетиці класичній. Зараз ми знаємо, що: 1) генетична програма не є зовсім стабільною: існують мобільні дисперговані гени, або елементи, що змінюють своє положення, стрибають з місця на місце; 2) усередині гена існують ділянки зі змістом (екзони) та без нього (інтрони); 3) велика кількість
інформації має регуляторні функції; 4) ген — подільний; 5) у геномі мають місце не тільки унікальні кодуючі послідовності, але й величезна кількість повторів інформації; 6) запис генетичної інформації уюжє відрізнятися від універсального. Інформаційні молекули містяться в клітинах еукаріотів не тільки у ядрі (основна, найбільша програма), але й у деяких органе-лах цитоплазми: мітохондріях, плазмідах, інших ДНК-чи РНК-носіях. Так-дт, в мітохондріях код відрізняється від універсального.
Реалізація"генетичної інформації, а саме синтез білка, здійснюється в цитоплазматичних структурах — ри-
босомах. Для того щоб план будови білка донести від ДНК до рибосом, клітина має спеціальні механізми та рухомі молекули. З того, що знаємо нині, механізм називається транскрипцією, а молекули — це різні види РНК. Транскрипція означає переписування інформації з ДНК на РНК. Головним же в синтезі білка є трансляція — переклад інформації з однієї мови на іншу.
Кодовий запис про структуру білкової молекули переноситься з ДНК на інформаційну (матричну) РНК (вона ж РНК-переносник, лат. «месенджер», синоніми: іРНК, мРНК, т-РНК) шляхом комплементарного, матричного синтезу РНК на ДНК, який можна порівняти з реплікацією (синтез ДНК на ДНК). Молекула РНК копіює весь ген еукаріотів разом з незначущими інтро-нами. Такі тимчасові молекули називаються пре-іРНК.
Молекули пре-іРНК переміщуються з ядра до цитоплазми, а саме до рибосом, що складаються з рибо-сомних РНК (рРНК) та білків. По дорозі пре-іРНК модифікуються, з них видаляються незначущі ділянки кода (інтрони). Значення інтронів, мабуть, дуже важливе, але ще повністю не розшифроване.
Третій вид РНК складають відносно маленькі (десятки нуклеотидів) молекули транспортних РНК (тРНК), які приносять до рибосом специфічні активовані амінокислоти (рис.4), ставлять їх на відповідне місце в поліпептидному ланцюгу, визначене кодоном іРНК. Тільки молекула тРНК має в своєму складі антикодон, комплементарний до кодону іРНК.
Ми вже визначили, чим РНК відрізняється від ДНК. Білок синтезується за планом іРНК, тому і триплети, що кодують амінокислоти, найчастіше записуються комплементарною мовою РНК, для фенілаланіну це буде УУУ, термінуючі кодони УАГ, УГА, УАА.
Таким чином процес реалізації спадкової інформації від гена до фену (синтез білка — один з них) має вигляд: ДНК>РНК>білок. Довгий час ця формула
_£Z - І потоку генейрНїоІ Інформації вважалася центральною
догмою генетики., s І
У наш час мобільної генетики встановлено існування процесу перенесення інформації від РНК до ДНК. Зворотна транскрипція була передбачена І відкрита С.М Гершензоном (рис.5) та експериментальне остаточно доведена лауреатом Нобелівської премії Г.М.Тьо-
міним. Якщо до цього додати реплікацію ДНК на ДНК та РНК на РНК (можливо, існує у деяких вірусів), то остаточний запис потоку інформації буде мати такий вигляд:
Синтез нуклеїнових кислот на матриці білка поки що не доведений і, напевно, блокований законами термодинаміки. Для його проблематичного існування необхідними мають бути невідомі нам енергопостачальні джерела.
Наприкінці XX ст. стало відомо, що в генотипі людини міститься 50—100 тис. різних генів. Вони кодують продукти, необхідні для існування клітини (кухонні гени), організму (гени розкоші), або, на нашу думку, не кодують нічого. Останні зараз звуться егоїстичними генами, надлишковою генетичною інформацією, що може містити або пам'ять про минулу еволюцію, або бути резервом (планом) майбутньої еволюції.
Увесь обсяг генетичної інформації знаходиться під суворим контролем регуляторних механізмів. Усі гени взаємодіють між собою, створюючи єдину систему. Регуляція їх активності відбувається як за відносно простою схемою — продукт гена змінює активність цього чи іншого гена, так і шляхом складного багаторівневого механізму. Він включає процеси регуляції активності генів на етапах транскрипції (до, під час та після неї), трансляції (до, під час та після неї), узгодженої, каскадної групової регуляції праці генів (їх експресія), участі в цьому процесі гормонів (загальні сигнальні
речовини), хімічної модифікації ДНК та інших загальних модифікаторів експресії генів. Експресія окремого гена залежить від того, в якому складі (генотипі) цей ген перебуває. Тому існує різна пенетрантність (проявлення) та експресивність (вираження) генів як нормальних (дикий тип), так і мутантних алелів.
Ці поняття вперше введені в генетику М.В.Тимо-феєвим-Ресовським. Конкретний генотип людини визначає ступінь пенетрантності та експресивності певних хвороб, навіть до відсутності клінічної картини патології за наявності, здавалося б, необхідної кількості мутантних генів.
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
На сайте allrefs.net читайте: "Основи медичної генетики"
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: МОЛЕКУЛЯРНІ ОСНОВИ СПАДКОВОСТІ
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов