Зеленова Е. С. ДНК - материальный носитель наследственности
advertisement
ДНК - МАТЕРИАЛЬНЫЙ НОСИТЕЛЬ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ. Выполнила: Зеленова Екатерина Ф-122 УСТРОЙСТВО ДНК ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) – высокомолекулярное соединение, которое содержится в каждой клетке живого организма. ДНК является материальным носителем генетической информации, то есть обеспечивает ее хранение и воспроизведение. Состоит ДНК из множества единиц дезоксирибонуклеотидов, которые делятся на четыре типа. Они образуют специфические последовательности, характерные для каждого конкретного живого организма. Эти дезоксирибонуклеотиды представляют собой трехкомпонентные образования, которые состоят из гетероциклического основания (пурины — аденин или гуанин, или пиримидины — тимин или цитозин), которые в свою очередь соединяются с дизоксирибозой. В клетках прокариот содержится одна хромосома, в состав которой входит двойная цепь ДНК. Эукариотические клетки содержат несколько молекул ДНК, которые связаны с белками и организованы внутри ядра. Ядро окружено двухмембранной системой. Функция ДНК состоит в том, что она хранит генетическую информацию, которая используется для кодирования структуры всех белков и всех видов РНК каждого вида организма, регулирует клеточный и тканевый биосинтез компонентов и обеспечивает индивидуальность каждого организма. Некоторые вирусы также используют ДНК в качестве генетического материала. Вирусные ДНК по размеру меньше, чем ДНК бактерий. ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ ДНК Открытие ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) имеет долгую и интересную историю. Это открытие не было совершено в одночасье и одним представителем ученого мира. Несмотря на то, что в качестве первопроходцев во многих источниках указаны Уотсон и Фрэнсис Крик – они являются лишь создателями модели структуры молекулы ДНК. Первооткрыватель нуклеиновой кислоты менее известен, однако начиналось все именно с него — со швейцарского ученого и профессора Иоганна Фридриха В 1869 году молодой Мишер проводил опыты на гнойных выделениях лейкоцитов. Исследования проводились в не очень приятных условиях – в качестве источника гнойных выделений доктор использовал бинты, снятые с гноящихся ран пациентов. В ходе исследований выяснилось, что помимо белка лейкоциты также содержат какое-то вещество, которое не было классифицировано. Это неизвестное вещество после многочисленных опытов и долгого исследования Иоганн Мишер назвал нуклеином (от латинского nucleus – «ядро»). Он обосновывал это тем, что при отмывании лейкоцитов соляной кислотой лейкоциты растворяются, оставляя после себя лишь ядро. Таким образом, рядовые исследования химического состава клеток привели к открытию, которое уже полторы сотни лет является интересным объектом для исследований и открытий. В то время более детальные исследования проводить не представлялось возможным – слишком грубыми были методы химического анализа. Однако путем проб и ошибок, Мишер определил – в состав нуклеина входят углерод, водород, кислород и фосфор. Мишер планировал поместить статью о своем открытии в журнале «Медико-химические исследования». Но перед этим он потратил еще целый год, проводя дополнительные опыты и исследования. В результате статья увидела свет в 1871 году. В 1874 году вышла еще одна статья Мишера, в которой сообщалось о том, что нуклеины, обнаруженные в молоках лососевых рыб, явно имеют отношение к процессу оплодотворения. Однако Мишер не проводил параллель между этим фактом и наследственностью. В то время для Мишера это открытие было несложным и не представляло из себя такого многогранного явления, как сейчас. Поэтому Мишер даже не задумывался о том, что нуклеин является «хранилищем» информации о признаках и характеристиках многообразных обитателей нашей планеты. К тому же, несовершенные методы биохимического анализа не давали настолько точных результатов, чтобы можно было увидеть различие нуклеинов человека и того же лосося. Наши знания о ДНК, которые мы имеем сегодня – это результат долгой работы и многочисленных экспериментов, которые продолжались десятилетиями. Одно из важнейших открытий в данной области – открытие возможности образования связей, закручивающих молекулу ДНК в спираль, которое произошло во второй половине ХХ века. Примерно в то же время биохимик Джеймс Уотсон и его коллега физик-теоретик Фрэнсис Крик проводили серию экспериментов, пытаясь объединить различные компоненты молекулы в трехмерную модель ДНК. Для того, чтобы понять смысл такого эксперимента, достаточно представить себе длинную лестницу, вертикальные стойки которой состоят из молекул сахара, кислорода и фосфора. «Ступеньки» такой лестницы несут в себе важную функциональную информацию и состоят из двух молекул, каждая из которых крепится к одной из вертикальных стоек. При считывании таких «ступенек» по одной цепи молекулы ДНК можно получить последовательность оснований. В молекуле всего четыре основания – это своеобразный «алфавит», при помощи которого записывается такая информация, как химические превращения в клетке. Следовательно, эти основания также определяют и характеристики любого живого организма. Уотсон и Крик, открыв двуспиральную структуру ДНК, пришли к пониманию того, как осуществляется воспроизведение молекул ДНК. При делении клеток появляется необходимость в дополнительной ДНК для дочерних клеток. Подобно застежкемолнии, лестница ДНК начинает «расстегиваться» под влиянием ферментов-катализаторов и индивидуальные основания ДНК обнажаются. Подводя итог, можно сказать: такое открытие двойной спирали молекулы ДНК позволило проводить последующие исследования и открывать новые свойства ДНК, а также развить такую науку, как молекулярная биология. https://youtu.be/IFGSK46DJVs КАК ВЫГЛЯДИТ ДНК ЧЕЛОВЕКА Изображение того, как выглядит днк человека, люди увидели еще в 1953 году – тогда ученые впервые продемонстрировали структурную двухцепочечную модель ДНК. Впоследствии было доказано, что это – далеко не единственный вариант того, как может выглядеть человеческая ДНК. В частности, были открыты А- и Bформы и левозакрученная Z-форма. Что касается Аформы – то это скорее исключение из правил и она может образоваться только при условии недостаточного количества влаги. Логично предположить, что такое возможно только в лабораторных условиях, так как в естественной среде (то есть в живой клетке) такого условия просто не может быть. В-форма – это классическая, известная нам двойная правозакрученная спираль, а вот Z-форма не только закручена влево, но еще и имеет более зигзагообразную, чем спиралевидную форму. ВОТ КАК НА САМОМ ДЕЛЕ ВЫГЛЯДИТ ДНК ЧЕЛОВЕКА ПЕРВОЕ ФОТО ДНК Cпособность клеток поддерживать высокую аккуратность организации зависит от генетической информации,которая остается в форме дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). ДНК — вещество, из которого состоят гены. Воспроизводство живых организмов,передача наследственных свойств от поколения к поколению и развитие от оплодотворенного яйца возможны, потому что ДНК способна к самовоспроизводству. Процесс самовоспроизводства ДНК называют — биосинтез. Иногда используйте также синоним имени — редупликация. В молекуле ДНК, которая может уместиться на острие швейной иголки, закодировано информации на 27 000 000 000 000 ( 27 триллионов) книжных страничек, но на самом деле, в этой чудесной молекуле закодировано еще больше информации, так как в днк закодированы не только все виды белков в организме, но и коды создания небелковых макроструктур таких как транспортные РНК и рибосомные РНК, каждое звено этих макромолекул кодируется не тремя, а одним нуклеотидом из основной молекулы ДНК, если учитывать и эти данные, то в одной молекуле ДНК будет закодировано более 1 000 000 гигабит информации. Длинна всех нитей молекулы ДНК в одной клетке человека составляет около 2-х метров длинной. А человек состоит из нескольких триллионов клеток и если вытянуть все молекулы ДНК всех клеток человека в одну неприрывную линию , то общая длинна будет равна расстоянию от планеты СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!