Тукум куучулуктун мыйзамдары генетика кээ бир жогорку күчтөргө караганда көбүрөөк материалдык нерсе экени биринчи жолу айкын болгондон бери адамдын көңүлүн буруп келет. Заманбап адам организмдердин өзүнө окшош көбөйүү жөндөмүнө ээ экенин билет, ал эми тукумдары ата-энелерине мүнөздүү болгон спецификалык өзгөчөлүктөр менен мүнөздөмөлөрдү алышат. Көбөйүү генетикалык маалыматты муундар арасында өткөрүп берүү мүмкүнчүлүгүнөн улам ишке ашат.
Теория: Эч качан ашыкча боло албайсыз
Тукум куучулуктун мыйзамдары салыштырмалуу жакында эле активдүү изилдене баштады. Бул маселеде алдыга таасирдүү кадам өткөн кылымда, Саттон менен Бовери коомчулукка жаңы гипотезаны алып келгенде жасалган. Дал ошондо алар хромосомалар генетикалык маалыматтарды алып жүрүшөт деп айтышкан. Бир аз убакыт өткөндөн кийин, технология хромосоманын курамын химиялык изилдөөгө мүмкүндүк берди. Аны ачып бердибелоктордун спецификалык нуклеиндик бирикмелеринин болушу. Протеиндер түзүлүшү жана химиялык курамынын өзгөчөлүктөрү зор ар түрдүү болуп чыкты. Окумуштуулар узак убакыт бою генетикалык маалыматтардын муундар арасында өтүшүн камсыз кылган негизги аспект белоктор деп эсептешкен.
Бул тема боюнча ондогон жылдар бою жүргүзүлгөн изилдөөлөр клетка ДНКсынын маанилүүлүгү жөнүндө жаңы түшүнүктөрдү берди. Окумуштуулар аныктагандай, ушундай молекулалар гана пайдалуу маалыматтын материалдык алып жүрүүчүсү. Молекулалар хромосоманын элементи болуп саналат. Бүгүнкү күндө жалпы билим алган мекендештерибиздин дээрлик бардыгы, ошондой эле көптөгөн башка өлкөлөрдүн жашоочулары адам үчүн ДНК молекулаларынын канчалык маанилүү экенин, адамдын организминин нормалдуу өнүгүшүн жакшы билишет. Көптөр бул молекулалардын тукум куучулук жагынан маанисин элестетет.
Генетика илим катары
Клетка ДНКсын изилдөө менен алектенген молекулярдык генетиканын альтернативдүү аталышы бар - биохимиялык. Бул илим чөйрөсү биохимия менен генетиканын кесилишинде түзүлгөн. Комплекстүү илимий багыт – бул илимий коомчулукка биохимия же генетика менен гана алектенген адамдар үчүн жеткиликтүү болбогон көп сандагы пайдалуу маалыматты берген адам изилдөөлөрүнүн жемиштүү багыты. Бул тармактагы адистер тарабынан жүргүзүлгөн эксперименттер ар кандай типтеги жана категориядагы көптөгөн тиричилик формалары жана организмдер менен иштөөнү камтыйт. Илимий коомчулук тарабынан алынган эң маанилүү натыйжалар адамдын гендерин изилдөөнүн натыйжасы, ошондой эле ар кандаймикроорганизмдер. Акыркылардын арасында эң маанилүүсү: Eisheria coli, бул микробдордун ламбда фагдары, нейроспора красса козу карындары жана Saccharomyces cerevisia.
Генетикалык негиздер
Окумуштуулар тукум куума информацияны муундар арасында өткөрүүдө хромосоманын маанилүүлүгүнө көптөн бери күмөн санашкан эмес. Атайын тесттер көрсөткөндөй, хромосомалар кислоталар, белоктор тарабынан түзүлөт. Эгерде сиз боёк экспериментин жүргүзсөңүз, анда белок молекуладан бөлүнүп чыгат, бирок НА ордунда калат. Окумуштуулар NK генетикалык маалыматтын топтоо жөнүндө сөз кылууга мүмкүндүк берет далилдер көбүрөөк суммага ээ. Алар аркылуу маалыматтар муундан-муунга берилет. Клеткалардан пайда болгон организмдер, ДНКсы бар вирустар ДНК аркылуу мурунку муундан маалымат алышат. Кээ бир вирустар РНКны камтыйт. Дал ушул кислота маалыматты берүү үчүн жооптуу. РНК, ДНК - бул NK, алар белгилүү структуралык окшоштуктар менен мүнөздөлөт, бирок айырмачылыктары да бар.
ДНКнын тукум куучулуктагы ролун изилдеп, окумуштуулар мындай кислотанын молекулаларында азот кошулмаларынын жана дезоксирибозанын төрт түрү бар экенин аныкташкан. Бул элементтердин эсебинен генетикалык маалымат берилет. Молекулада пурин заттары аденин, гуанин, пиримидин комбинациялары тимин, цитозин бар. Химиялык молекулярдык негизи фосфор кислотасынын калдыктары менен алмашып турган канттын калдыктары. Ар бир калдык кант аркылуу көмүртек формуласына байланышы бар. Азоттуу негиздер канттын калдыктарына капталдарына бекитилет.
Аттар жана даталар
Окумуштуулар,тукум куучулуктун биохимиялык жана молекулярдык негиздерин изилдеп, алар 53-жылы гана ДНКнын структуралык өзгөчөлүктөрүн аныктай алышкан. Илимий маалыматтын автору Крик, Уотсонго жүктөлгөн. Алар ар кандай ДНК тукум куучулуктун биологиялык өзгөчө сапаттарын эске ала турганын далилдешти. моделин курууда, сиз бөлүктөрүн эки эсеге жана топтоо, тукум куучулук маалыматтарды берүү жөндөмдүүлүгү жөнүндө эстен чыгарбоо керек. Потенциалдуу, молекула мутацияга жөндөмдүү. Химиялык компоненттер, алардын айкалышы, рентген нурларынын дифракциялык изилдөөлөрүнүн мамилелери менен кош спирал катары ДНКнын молекулалык түзүлүшүн аныктоого мүмкүндүк берди. Ал антипараллель типтеги спиральдардын жарымынан түзүлөт. Кант-фосфат магистралдары суутек байланыштары менен бекемделген.
Тукум куучулуктун жана өзгөргүчтүктүн молекулярдык негиздерин изилдөөдө Чаргаффтын эмгектери өзгөчө мааниге ээ. Окумуштуу өзүн нуклеин кислотасынын түзүлүшүндө болгон нуклеотиддерди изилдөөгө арнаган. Белгилүү болгондой, ар бир мындай элемент азот негиздери, фосфор калдыктары, кант тарабынан түзүлөт. Тиминдин, адениндин молярдык курамынын дал келиши аныкталды, цитозин жана гуанин үчүн бул параметрдин окшоштугу аныкталды. Ар бир тимин калдыктарында жупташкан аденин, ал эми гуанинде цитозин болот деп болжолдонгон.
Ошол, бирок абдан башкача
Тукум куучулуктун негизи катары нуклеиндик кислоталарды изилдеп, окумуштуулар ДНК көптөгөн нуклеотиддерден түзүлгөн полинуклеотиддердин категориясына кирерин аныкташкан. Чынжырдагы элементтердин эң күтүүсүз ырааттуулугу мүмкүн. Теориялык жактан алганда, сериялык көп түрдүүлүк жокчектөөлөр. ДНК анын компоненттеринин жупташкан ырааттуулугу менен байланышкан өзгөчө сапаттарга ээ, бирок базалык жупташуу биологиялык жана химиялык мыйзамдарга ылайык ишке ашат. Бул ар кандай чынжырлардын ырааттуулугун алдын ала аныктоого мүмкүндүк берет. Бул сапат толуктоочулук деп аталат. Ал бир молекуланын өзүнүн түзүлүшүн кемчиликсиз кайра жаратуу жөндөмүн түшүндүрөт.
ДНК аркылуу тукум куучулук менен өзгөргүчтүктү изилдеп жатып, окумуштуулар ДНКны түзгөн жипчелер комплементарлык блоктордун калыптанышы үчүн шаблон экенин аныкташкан. Реакция пайда болушу үчүн молекула ачылат. Процесс суутек байланыштарынын бузулушу менен коштолот. Негиздер кошумча компоненттер менен өз ара аракеттенишет, бул конкреттүү байланыштардын пайда болушуна алып келет. Нуклеотиддер фиксациялангандан кийин, молекуланын кайчылаш байланышы пайда болуп, жаңы полинуклеотиддик формациянын пайда болушуна алып келет, анын бөлүктөрүнүн ырааттуулугу баштапкы материал тарабынан алдын ала аныкталган. Окшош маалыматка каныккан эки окшош молекула ушундайча пайда болот.
Реплика: туруктуулуктун жана өзгөрүүнүн гаранты
Жогоруда сүрөттөлгөн ДНК аркылуу тукум куучулуктун жана өзгөргүчтүктүн ишке ашырылышы жөнүндө түшүнүк берет. Репликация механизми ДНК эмне үчүн ар бир органикалык клеткада бар экенин түшүндүрөт, ал эми хромосома өзгөчө тактык менен сандык жана сапаттык жактан көбөйө турган уникалдуу органоид. Чыныгы бөлүштүрүүнүн бул ыкмасы молекуланын кош спиралдуу толуктоочу түзүлүшүнүн фактысы аныкталганга чейин ишке ашкан эмес. Крик, Уотсон мурда молекулярдык түзүлүш эмне экенин болжолдоп, толугу менен туура болуп чыкты, бирок убакыттын өтүшү менен илимпоздор репликация процесси жөнүндөгү көз карашынын тууралыгынан күмөн санай башташты. Адегенде бир чынжырдан спиральдар бир убакта пайда болот деп ишенишкен. Лабораторияда молекулярдык синтезди катализдөөчү ферменттер бир багытта гана иштеши белгилүү, б.а., адегенде бир чынжыр пайда болот, андан кийин экинчи.
Адамдын тукум куучулугун изилдөөнүн заманбап ыкмалары үзгүлтүксүз ДНК генерациясын имитациялоого мүмкүндүк берди. Модель 68-жылы пайда болгон. Анын сунушунун негизи Eisheria coli менен эксперименталдык иш болгон. Илимий иштердин автору Орзакиге жүктөлгөн. Заманбап адистер эукариотторго, прокариотторго карата синтездин нюанстары боюнча так маалыматтарга ээ. Генетикалык молекулярдык айрыдан өнүгүү ДНК лигазасы менен чогуу кармалып турган фрагменттерди пайда кылуу аркылуу ишке ашат.
Синтез процесстери үзгүлтүксүз деп болжолдонууда. Репликативдик реакция көптөгөн белокторду камтыйт. Молекуланын ачылышы ферменттин эсебинен ишке ашат, бул абалдын сакталышы дестабилдештирүүчү протеин менен кепилденет жана синтез полимераза аркылуу жүрөт.
Жаңы маалыматтар, жаңы теориялар
Адамдын тукум куучулугун изилдөөнүн заманбап ыкмаларын колдонуу менен эксперттер репликация каталары кайдан келип чыкканын аныкташты. Түшүндүрмө молекулаларды копиялоо механизмдери жана молекулалык түзүлүштүн спецификалык өзгөчөлүктөрү тууралуу так маалымат жеткиликтүү болгондон кийин мүмкүн болду. Репликация схемасы болжолдойтар бир жарым жаңы чынжыр үчүн матрицанын ролун аткарган ата-энелик молекулалардын дивергенциясы. Синтез негиздердин суутек байланыштарынын, ошондой эле метаболизм процесстеринин запастарынын мононуклеотиддик элементтеринин эсебинен ишке ашат. Тиаминдин, адениндин же цитозиндин, гуаниндин байланыштарын түзүү үчүн заттардын таутомердик формага өтүшү керек. Суу чөйрөсүндө бул кошулмалардын ар бири бир нече формада болот; алардын баары таутомердик.
Көбүрөөк жана азыраак таралган варианттар бар. Айырмалоочу өзгөчөлүгү суутек атомунун молекулалык түзүлүштөгү орду. Эгерде реакция тавтомердик форманын сейрек кездешүүчү варианты менен жүрсө, анда туура эмес негиз менен байланыштар пайда болот. ДНК тилкеси туура эмес нуклеотидди алат, элементтердин ырааттуулугу туруктуу өзгөрөт, мутация пайда болот. Мутация механизмин биринчи жолу Крик, Уотсон түшүндүргөн. Алардын корутундулары мутация процессинин заманбап идеясынын негизин түзөт.
РНК өзгөчөлүктөрү
Тукум куучулуктун молекулярдык негиздерин изилдеп, илимпоздор ДНК нуклеиндик кислотасы - РНКдан кем эмес маанилүүлүгүн эске албай коюшкан. Ал полинуклеотиддердин тобуна кирет жана мурда айтылгандар менен структуралык окшоштуктарга ээ. Негизги айырма - бул көмүртек омурткасынын пайдубалын түзгөн калдыктар катары рибозаны колдонуу. ДНКда бул ролду дезоксирибоза ойнойт. Экинчи айырма тимин урацил менен алмаштырылат. Бул зат пиримидиндер классына да кирет.
ДНК менен РНКнын генетикалык ролун изилдеп, илимпоздор алгач салыштырмалууэлементтердин химиялык түзүлүштөрүндөгү анча чоң эмес айырмачылыктар, бирок теманы андан ары изилдөө алардын зор роль ойной тургандыгын көрсөттү. Бул айырмачылыктар молекулалардын ар биринин биологиялык маанисин тууралайт, ошондуктан аталган полинуклеотиддер тирүү организмдер үчүн бири-бирин алмаштыра албайт.
Негизинен РНК бир тилкеден түзүлөт, көлөмү боюнча бири-биринен айырмаланат, бирок алардын көбү ДНКдан кичине. РНКны камтыган вирустардын түзүмүндө эки жиптен түзүлгөн молекулалар бар - алардын түзүлүшү ДНКга мүмкүн болушунча жакын. РНКда генетикалык маалыматтар топтолуп, муундан муунга берилет. Башка РНКлар функционалдуу типтерге бөлүнөт. Алар ДНК шаблондорунда түзүлөт. Процесс РНК полимеразалары тарабынан катализделет.
Маалымат жана тукум куучулук
Тукум куучулуктун молекулярдык жана цитологиялык негиздерин изилдеген азыркы илим нуклеиндик кислоталарды генетикалык маалыматтын топтоо объектиси катары аныктады - бул бардык тирүү организмдерге бирдей тиешелүү. Көпчүлүк жашоо формаларында ДНК негизги ролду ойнойт. Молекулада топтолгон маалыматтар нуклеотиддердин ырааттуулугу менен стабилдештирилет, алар өзгөрүлбөгөн механизм боюнча клетканын бөлүнүшү учурунда көбөйөт. Молекулярдык синтез ферменттин компоненттеринин катышуусу менен жүрөт, ал эми матрица ар дайым клеткалардын ортосунда материалдык жактан берилүүчү мурунку нуклеотиддик чынжыр болуп саналат.
Кээде студенттерге биология жана микробиология алкагында генетикадан көз карандылыкты визуалдык көрсөтүү үчүн маселелерди чечүү берилет. Мындай маселелерде тукум куучулуктун молекулярдык негиздери ДНКга салыштырмалуу,ошондой эле РНК. Генетикасы бир спиралдын РНКсы тарабынан жазылган бир молекулада көбөйүү процесстери мурда айтылгандай бир ыкма менен жүрүп жатканын эстен чыгарбоо керек. Шаблон - бул репликациялануучу формадагы РНК. Бул инфекциялык инвазиядан улам клеткалык түзүлүштө пайда болот. Бул процессти түшүнүү окумуштууларга гендин кубулушун тактоого жана ал жөнүндө билим базасын кеңейтүүгө мүмкүндүк берди. Классикалык илим генди муундар арасында берилүүчү жана эксперименталдык иштерде ачылган маалыматтын бирдиги катары түшүнөт. Ген бирдей деңгээлдеги башка бирдиктер менен айкалышкан мутацияларга жөндөмдүү. Организмдеги фенотип ген менен так түшүндүрүлөт - бул анын негизги функциясы.
Илимде тукум куучулуктун функционалдык негизи катары ген адегенде рекомбинация, мутация үчүн жооптуу бирдик катары да каралып келген. Учурда бул эки сапаттын ДНКнын курамындагы нуклеотид жуптары жооптуу экени ишенимдүү белгилүү. Бирок бул функция аминокислота белок чынжырларын аныктаган жүздөгөн, ал тургай миңдеген бирдиктен турган нуклеотиддердин ырааттуулугу менен камсыз кылынат.
Белоктар жана алардын генетикалык ролу
Заманбап илимде гендердин классификациясын изилдеп, тукум куучулуктун молекулярдык негиздери белок структураларынын маанисинин көз карашынан каралат. Бардык тирүү заттар жарым-жартылай белоктордон пайда болот. Алар абдан маанилүү компоненттеринин бири болуп саналат. Протеин - бул уникалдуу аминокислота ырааттуулугу, ал качан жергиликтүү түрдө өзгөрөтфакторлордун болушу. Көбүнчө аминокислоталардын эки ондогон түрү бар, башкалары негизги жыйырмадан ферменттердин таасири астында түзүлөт.
Белоктун сапаттарынын ар түрдүүлүгү биринчилик молекулалык түзүлүшкө, белокту түзгөн аминокислота полипептиддик ырааттуулугуна көз каранды. Жасалган эксперименттер аминокислота ДНК нуклеотиддик чынжырында так аныкталган локализацияга ээ экенин ачык көрсөттү. Окумуштуулар аны белок элементтеринин жана нуклеин кислоталарынын параллелдери деп аташкан. Кубулуш колинеардуулук деп аталат.
ДНК өзгөчөлүктөрү
Тукум куучулуктун молекулярдык негиздерин изилдеген биохимия жана генетика – ДНКга өзгөчө көңүл бурулган илимдер. Бул молекула сызыктуу полимер катары классификацияланат. Изилдөөлөр көрсөткөндөй, структурадагы бир гана трансформация нуклеотиддердин тизмеги. Ал протеиндеги аминокислоталардын ырааттуулугун коддоо үчүн жооптуу.
Эукариоттордо ДНК клетканын ядросунда жайгашкан, ал эми белоктун генерациясы цитоплазмада жүрөт. ДНК белоктун жаралышы үчүн шаблондун ролун ойнобойт, бул генетикалык маалыматты ташуу үчүн жооптуу болгон ортоңку элемент керек дегенди билдирет. Изилдөөлөр көрсөткөндөй, бул роль РНК шаблонуна дайындалган.
Тукум куучулуктун молекулярдык негиздерине арналган илимий эмгек көрсөткөндөй, маалымат ДНКдан РНКга өткөрүлөт. РНК белок менен ДНКга маалыматтарды ташый алат. Белок РНКдан маалыматтарды алып, ошол эле түзүлүшкө жөнөтөт. ДНК менен белоктордун ортосунда түз байланыш жок.
Генетикалыкмаалымат: бул кызыктуу
Тукум куучулуктун молекулярдык негиздерине арналган илимий эмгектер көрсөткөндөй, генетикалык маалыматтар тышкы энергия булагы жана курулуш материалы болгондо гана ишке ашуучу инерттүү маалымат. ДНК мындай ресурстарга ээ болбогон бир молекула. Клетка сырттан керектүүсүн белоктор аркылуу алат, андан кийин трансформация реакциялары башталат. Жашоону камсыз кылуучу үч маалымат жолу бар. Алар бири-бири менен байланышкан, бирок көз карандысыз. Генетикалык маалыматтар тукум куучулук жолу менен ДНКнын репликациясы аркылуу берилет. Маалыматтар геном тарабынан коддолгон - бул агым экинчи болуп эсептелет. Үчүнчүсү жана акыркысы - бул клеткалык түзүлүшкө сырттан тынымсыз кирип, аны энергия жана курулуш ингредиенттери менен камсыз кылган азыктык кошулмалар.
Организм канчалык жогорку структуралуу болсо, геномдун элементтери ошончолук көп болот. Ар түрдүү ген топтому координацияланган механизмдер аркылуу андагы шифрленген маалыматты ишке ашырат. Маалыматтарга бай клетка жеке маалыматтык блокторду кантип ишке ашырууну аныктайт. Бул сапаттан улам сырткы шарттарга көнүү жөндөмдүүлүгү жогорулайт. ДНКда камтылган ар түрдүү генетикалык маалымат белок синтезинин негизин түзөт. Синтездин генетикалык көзөмөлү 1961-жылы Монод жана Якоб тарабынан түзүлгөн теория. Ошол эле учурда оперон модели пайда болду.
