Ligjet e trashëgimisë kanë tërhequr vëmendjen njerëzore që nga koha kur u bë e qartë se gjenetika është diçka më materiale se disa fuqi më të larta. Njeriu modern e di që organizmat kanë aftësinë të riprodhohen të ngjashëm me veten e tyre, ndërsa pasardhësit marrin veçori dhe karakteristika specifike të qenësishme në prindërit e tyre. Riprodhimi realizohet për shkak të aftësisë për të transferuar informacionin gjenetik ndërmjet brezave.
Teori: Nuk mund të kesh kurrë shumë
Ligjet e trashëgimisë filluan të hetohen në mënyrë aktive vetëm relativisht kohët e fundit. Një hap mbresëlënës përpara në këtë çështje u bë në shekullin e kaluar, kur Sutton dhe Boveri sollën një hipotezë të re për publikun. Pikërisht atëherë ata sugjeruan që kromozomet ndoshta mbartin të dhëna gjenetike. Disi më vonë, teknologjia lejoi studimin kimik të përbërjes së kromozomeve. U zbuluaprania e komponimeve nukleike specifike të proteinave. Proteinat doli të ishin të qenësishme në një larmi të madhe strukturash dhe specifikat e përbërjes kimike. Për një kohë të gjatë, shkencëtarët besonin se ishin proteinat ato që ishin aspekti kryesor që siguronte transferimin e të dhënave gjenetike midis brezave.
Dekada kërkimesh mbi këtë temë kanë dhënë një pasqyrë të re mbi rëndësinë e ADN-së qelizore. Siç kanë zbuluar shkencëtarët, vetëm molekula të tilla janë një bartës material i informacionit të dobishëm. Molekulat janë një element i kromozomit. Sot, pothuajse çdo bashkatdhetar ynë që ka marrë një arsim të përgjithshëm, si dhe banorë të shumë vendeve të tjera, e di mirë se sa të rëndësishme janë molekulat e ADN-së për një person, zhvillimi normal i trupit të njeriut. Shumë e imagjinojnë rëndësinë e këtyre molekulave për sa i përket trashëgimisë.
Genetika si shkencë
Gjenetika molekulare, e cila merret me studimin e ADN-së qelizore, ka një emër alternativ - biokimik. Kjo fushë e shkencës u formua në kryqëzimin e biokimisë dhe gjenetikës. Drejtimi i kombinuar shkencor është një fushë produktive e kërkimit njerëzor, e cila i ka ofruar komunitetit shkencor një sasi të madhe informacioni të dobishëm që nuk është i disponueshëm për njerëzit e përfshirë vetëm në biokimi ose gjenetikë. Eksperimentet e kryera nga profesionistë në këtë fushë përfshijnë punën me forma të shumta jete dhe organizma të llojeve dhe kategorive të ndryshme. Rezultatet më domethënëse të marra nga komuniteti shkencor janë rezultat i studimit të gjeneve njerëzore, si dhe të ndryshmemikroorganizmave. Ndër këto të fundit, ndër më të rëndësishmet janë Eisheria coli, fagët lambda të këtyre mikrobeve, kërpudhat neurospore crassa dhe Saccharomyces cerevisia.
Bazat gjenetike
Për një kohë të gjatë, shkencëtarët nuk kanë asnjë dyshim për rëndësinë e kromozomit në transferimin e informacionit trashëgues midis brezave. Siç kanë treguar testet e specializuara, kromozomet formohen nga acidet, proteinat. Nëse kryeni një eksperiment ngjyrosjeje, proteina do të çlirohet nga molekula, por NA do të mbetet në vend. Shkencëtarët kanë një sasi më të madhe të provave që na lejojnë të flasim për akumulimin e informacionit gjenetik në NK. Është përmes tyre që të dhënat transmetohen midis brezave. Organizmat e formuar nga qelizat, viruset që kanë ADN, marrin informacion nga gjenerata e mëparshme përmes ADN-së. Disa viruse përmbajnë ARN. Është ky acid që është përgjegjës për transmetimin e informacionit. ARN, ADN janë NK, të cilat karakterizohen nga ngjashmëri të caktuara strukturore, por ka edhe dallime.
Duke studiuar rolin e ADN-së në trashëgimi, shkencëtarët kanë zbuluar se molekulat e një acidi të tillë përmbajnë katër lloje të përbërjeve të azotit dhe deoksiribozës. Për shkak të këtyre elementeve, informacioni gjenetik transmetohet. Molekula përmban substanca purine adeninë, guaninë, pirimidine kombinime timinë, citozinë. Shtylla kurrizore molekulare kimike është mbetjet e sheqerit të alternuara me mbetjet e acidit fosforik. Çdo mbetje ka një lidhje me formulën e karbonit nëpërmjet sheqernave. Bazat azotike janë ngjitur në anët me mbetjet e sheqerit.
Emrat dhe datat
Shkencëtarët,Duke hetuar themelet biokimike dhe molekulare të trashëgimisë, ata ishin në gjendje të identifikonin tiparet strukturore të ADN-së vetëm në 53-tën. Autorësia e informacionit shkencor i është caktuar Crick, Watson. Ata vërtetuan se çdo ADN merr parasysh cilësitë specifike biologjike të trashëgimisë. Kur ndërtoni një model, duhet të mbani mend për dyfishimin e pjesëve dhe aftësinë për të grumbulluar, transmetuar informacione trashëgimore. Potencialisht, molekula është në gjendje të ndryshojë. Komponentët kimikë, kombinimi i tyre, së bashku me qasjet e studimeve të difraksionit me rreze X, bënë të mundur përcaktimin e strukturës molekulare të ADN-së si një spirale të dyfishtë. Formohet nga gjysma të spiraleve të tipit antiparalel. Shtylla kurrizore e sheqer-fosfatit përforcohet me lidhje hidrogjeni.
Në studimin e bazës molekulare të trashëgimisë dhe ndryshueshmërisë, veprat e Chargaff kanë një rëndësi të veçantë. Shkencëtari iu përkushtua studimit të nukleotideve të pranishme në strukturën e acidit nukleik. Siç ishte e mundur të zbulohej, çdo element i tillë formohet nga bazat e azotit, mbetjet e fosforit, sheqeri. U zbulua korrespondenca e përmbajtjes molare të timinës, adeninës, u vërtetua ngjashmëria e këtij parametri për citozinën dhe guaninën. Supozohej se çdo mbetje timine ka një adeninë të çiftëzuar dhe për guaninën ekziston një citozinë.
E njëjta por kaq e ndryshme
Duke studiuar acidet nukleike si bazë të trashëgimisë, shkencëtarët përcaktuan se ADN-ja i përket kategorisë së polinukleotideve të formuara nga nukleotide të shumta. Sekuencat më të paparashikueshme të elementeve në një zinxhir janë të mundshme. Teorikisht, diversiteti serial nuk kakufizimet. ADN-ja ka cilësi specifike të lidhura me sekuencat e çiftuara të përbërësve të saj, por çiftimi i bazës ndodh sipas ligjeve biologjike dhe kimike. Kjo ju lejon të paracaktoni sekuenca të zinxhirëve të ndryshëm. Kjo cilësi quhet komplementaritet. Ai shpjegon aftësinë e një molekule për të riprodhuar në mënyrë të përsosur strukturën e vet.
Kur studionin trashëgiminë dhe ndryshueshmërinë përmes ADN-së, shkencëtarët zbuluan se vargjet që formojnë ADN-në janë shabllonet për formimin e blloqeve plotësuese. Që të ndodhë një reaksion, molekula zbërthehet. Procesi shoqërohet me shkatërrimin e lidhjeve hidrogjenore. Bazat ndërveprojnë me komponentë plotësues, gjë që çon në gjenerimin e lidhjeve specifike. Pas fiksimit të nukleotideve, ndodh ndërlidhja e molekulës, duke çuar në shfaqjen e një formimi të ri polinukleotid, sekuenca e pjesëve të të cilit është e paracaktuar nga materiali fillestar. Kështu shfaqen dy molekula identike, të ngopura me informacione identike.
Replica: një garantues i qëndrueshmërisë dhe ndryshimit
Përshkruar më sipër jep një ide të zbatimit të trashëgimisë dhe ndryshueshmërisë përmes ADN-së. Mekanizmi i riprodhimit shpjegon pse ADN-ja është e pranishme në çdo qelizë organike, ndërsa kromozomi është një organoid unik që riprodhohet në mënyrë sasiore dhe cilësore me saktësi të jashtëzakonshme. Kjo metodë e shpërndarjes reale nuk ishte e realizueshme derisa u vërtetua fakti i strukturës së dyfishtë spirale plotësuese të molekulës. Crick, Watson, pasi kishte supozuar më parë se cila ishte struktura molekulare, doli të ishte plotësisht e drejtë, megjithëse me kalimin e kohës shkencëtarët filluan të dyshonin në korrektësinë e vizionit të tyre për procesin e riprodhimit. Në fillim, besohej se spirale nga një zinxhir shfaqen njëkohësisht. Enzimat që katalizojnë sintezën molekulare në laborator dihet se funksionojnë vetëm në një drejtim, domethënë fillimisht shfaqet një zinxhir, pastaj i dyti.
Metodat moderne të studimit të trashëgimisë njerëzore kanë bërë të mundur simulimin e gjenerimit të ndërprerë të ADN-së. Modelja u shfaq në vitin 68. Baza për propozimin e saj ishte puna eksperimentale duke përdorur Eisheria coli. Autorësia e punës shkencore i është caktuar Orzaki. Specialistët modernë kanë të dhëna të sakta për nuancat e sintezës në lidhje me eukariotët, prokariotët. Nga piruni molekular gjenetik, zhvillimi ndodh duke gjeneruar fragmente të mbajtura së bashku nga ligaza e ADN-së.
Proceset e sintezës supozohen të jenë të vazhdueshme. Reaksioni replikativ përfshin proteina të shumta. Zbërthimi i molekulës ndodh për shkak të enzimës, ruajtja e kësaj gjendje garantohet nga proteina destabilizuese dhe sinteza vazhdon përmes polimerazës.
Të dhëna të reja, teori të reja
Duke përdorur metoda moderne të studimit të trashëgimisë njerëzore, ekspertët kanë identifikuar se nga vijnë gabimet e përsëritjes. Shpjegimi u bë i mundur kur informacioni i saktë rreth mekanizmave të kopjimit të molekulave dhe veçorive specifike të strukturës molekulare u bë i disponueshëm. Skema e replikimit supozondivergjenca e molekulave mëmë, ku secila gjysmë vepron si një matricë për një zinxhir të ri. Sinteza realizohet për shkak të lidhjeve hidrogjenore të bazave, si dhe elementeve mononukleotide të stokut të proceseve metabolike. Për të krijuar lidhje të tiaminës, adeninës ose citozinës, guaninës, kërkohet kalimi i substancave në formën tautomerike. Në mjedisin ujor, secili prej këtyre përbërjeve është i pranishëm në disa forma; ato janë të gjitha tautomerike.
Ka opsione më të mundshme dhe më pak të zakonshme. Një tipar dallues është pozicioni i atomit të hidrogjenit në strukturën molekulare. Nëse reaksioni vazhdon me një variant të rrallë të formës tautomerike, rezulton në formimin e lidhjeve me bazën e gabuar. Vargu i ADN-së merr një nukleotid të pasaktë, sekuenca e elementeve ndryshon në mënyrë të qëndrueshme, ndodh një mutacion. Mekanizmi mutacion u shpjegua për herë të parë nga Crick, Watson. Përfundimet e tyre formojnë bazën e idesë moderne të procesit të mutacionit.
Veçoritë e ARN
Duke studiuar bazën molekulare të trashëgimisë, shkencëtarët nuk mund të injoronin jo më pak të rëndësishëm se acidi nukleik i ADN-së - ARN. I përket grupit të polinukleotideve dhe ka ngjashmëri strukturore me ato të përshkruara më parë. Dallimi kryesor është përdorimi i ribozës si mbetje që veprojnë si themeli i shtyllës kurrizore të karbonit. Në ADN, kujtojmë, këtë rol e luan deoksiriboza. Dallimi i dytë është se timina zëvendësohet nga uracili. Edhe kjo substancë i përket klasës së pirimidinave.
Duke studiuar rolin gjenetik të ADN-së dhe ARN-së, shkencëtarët fillimisht përcaktuan relativishtdallime të parëndësishme në strukturat kimike të elementeve, por studimi i mëtejshëm i temës tregoi se ato luajnë një rol kolosal. Këto dallime korrigjojnë rëndësinë biologjike të secilës prej molekulave, kështu që polinukleotidet e përmendura nuk zëvendësojnë njëri-tjetrin për organizmat e gjallë.
Kryesisht ARN-ja formohet nga një varg, ndryshon nga njëra-tjetra në madhësi, por shumica e tyre janë më të vogla se ADN-ja. Viruset që përmbajnë ARN kanë në strukturën e tyre molekula të tilla të krijuara nga dy fije - struktura e tyre është sa më afër ADN-së. Në ARN, të dhënat gjenetike grumbullohen dhe kalohen midis brezave. ARN të tjera ndahen në lloje funksionale. Ato krijohen në shabllone të ADN-së. Procesi katalizohet nga ARN polimerazat.
Informacion dhe trashëgimi
Shkenca moderne, duke studiuar bazat molekulare dhe citologjike të trashëgimisë, ka identifikuar acidet nukleike si objektin kryesor të akumulimit të informacionit gjenetik - kjo vlen njëlloj për të gjithë organizmat e gjallë. Në shumicën e formave të jetës, ADN-ja luan një rol kyç. Të dhënat e grumbulluara nga molekula stabilizohen nga sekuenca nukleotide që riprodhohen gjatë ndarjes së qelizave sipas një mekanizmi të pandryshuar. Sinteza molekulare vazhdon me pjesëmarrjen e përbërësve enzimë, ndërsa matrica është gjithmonë zinxhiri i mëparshëm nukleotid, i cili transmetohet materialisht midis qelizave.
Ndonjëherë studentëve në kuadrin e biologjisë dhe mikrobiologjisë u jepet zgjidhja e problemeve në gjenetikë për një demonstrim vizual të varësive. Bazat molekulare të trashëgimisë në probleme të tilla konsiderohen të ngjashme me ADN-në,si dhe ARN. Duhet mbajtur mend se në rastin e një molekule gjenetika e së cilës regjistrohet nga ARN nga një spirale, proceset riprodhuese vazhdojnë sipas një metode të ngjashme me atë të përshkruar më parë. Shablloni është ARN në një formë që mund të përsëritet. Kjo shfaqet në strukturën qelizore për shkak të invazionit infektiv. Kuptimi i këtij procesi i lejoi shkencëtarët të përsosin fenomenin e gjenit dhe të zgjerojnë bazën e njohurive rreth tij. Shkenca klasike e kupton gjenin si një njësi informacioni të transmetuar midis brezave dhe të zbuluar në punën eksperimentale. Gjeni është i aftë për mutacione, të kombinuara me njësi të tjera të të njëjtit nivel. Fenotipi që zotëron një organizëm shpjegohet pikërisht nga gjeni - ky është funksioni i tij kryesor.
Në shkencë, gjeni si bazë funksionale e trashëgimisë fillimisht u konsiderua edhe si një njësi përgjegjëse për rikombinimin, mutacionin. Aktualisht, dihet me siguri se këto dy cilësi janë përgjegjësi e çiftit nukleotid të përfshirë në ADN. Por funksioni sigurohet nga një sekuencë nukleotide prej qindra dhe madje mijëra njësive që përcaktojnë zinxhirët e proteinave të aminoacideve.
Proteinat dhe roli i tyre gjenetik
Në shkencën moderne, duke studiuar klasifikimin e gjeneve, bazat molekulare të trashëgimisë konsiderohen nga pikëpamja e rëndësisë së strukturave proteinike. E gjithë lënda e gjallë formohet pjesërisht nga proteinat. Ato konsiderohen si një nga komponentët më të rëndësishëm. Proteina është një sekuencë unike aminoacide që transformohet në nivel lokal kurprania e faktorëve. Shpesh ka dy duzina lloje të aminoacideve, të tjerat krijohen nën ndikimin e enzimave nga njëzet kryesore.
Diversiteti i cilësive të proteinave varet nga struktura primare molekulare, sekuenca polipeptide e aminoacideve që formon proteinën. Eksperimentet e kryera treguan qartë se aminoacidi ka një lokalizim të përcaktuar rreptësisht në zinxhirin nukleotid të ADN-së. Shkencëtarët e quajtën atë paralele të elementeve proteinike dhe acideve nukleike. Fenomeni quhet kolinearitet.
Veçoritë e ADN-së
Biokimia dhe gjenetika, të cilat studiojnë bazën molekulare të trashëgimisë, janë shkenca në të cilat i kushtohet vëmendje e veçantë ADN-së. Kjo molekulë klasifikohet si një polimer linear. Studimet kanë treguar se i vetmi transformim i disponueshëm për strukturën është sekuenca nukleotide. Ai është përgjegjës për kodimin e sekuencës së aminoacideve në proteinë.
Tek eukariotët, ADN-ja ndodhet në bërthamën e qelizës dhe gjenerimi i proteinave ndodh në citoplazmë. ADN-ja nuk luan rolin e shabllonit për procesin e gjenerimit të proteinave, që do të thotë se nevojitet një element i ndërmjetëm që është përgjegjës për transportin e informacionit gjenetik. Studimet kanë treguar se roli i është caktuar shabllonit të ARN-së.
Siç tregohet nga puna shkencore kushtuar bazave molekulare të trashëgimisë, informacioni transferohet nga ADN në ARN. ARN mund të bartë të dhëna në proteina dhe ADN. Proteina merr të dhëna nga ARN dhe i dërgon në të njëjtën strukturë. Nuk ka lidhje të drejtpërdrejta midis ADN-së dhe proteinave.
Genetikeinfo: kjo është interesante
Siç kanë treguar punimet shkencore kushtuar bazave molekulare të trashëgimisë, të dhënat gjenetike janë informacion inert që realizohet vetëm në prani të një burimi të jashtëm energjie dhe materiali ndërtimor. ADN-ja është një molekulë që nuk ka burime të tilla. Qeliza merr atë që i nevojitet nga jashtë nëpërmjet proteinave, më pas fillojnë reaksionet e transformimit. Ekzistojnë tre rrugë informacioni që ofrojnë mbështetje për jetën. Ata janë të lidhur me njëri-tjetrin, por të pavarur. Të dhënat gjenetike transmetohen në mënyrë të trashëgueshme me replikimin e ADN-së. Të dhënat janë të koduara nga gjenomi - kjo rrjedhë konsiderohet e dyta. E treta dhe e fundit janë përbërësit ushqyes që depërtojnë vazhdimisht në strukturën qelizore nga jashtë, duke i siguruar asaj energji dhe përbërës ndërtues.
Sa më i strukturuar të jetë organizmi, aq më të shumtë janë elementët e gjenomit. Një grup i ndryshëm gjenesh zbaton informacionin e koduar në të përmes mekanizmave të koordinuar. Qeliza e pasur me të dhëna përcakton se si të zbatohen blloqet individuale të informacionit. Për shkak të kësaj cilësie rritet aftësia për t'u përshtatur me kushtet e jashtme. Informacioni i larmishëm gjenetik i përfshirë në ADN është themeli i sintezës së proteinave. Kontrolli gjenetik i sintezës është një teori e formuluar nga Monod dhe Jacob në 1961. Në të njëjtën kohë, u shfaq modeli i operonit.
