Irsiyat qonunlari genetika ba'zi yuqori kuchlardan ko'ra ko'proq moddiy narsa ekanligi ayon bo'lgan paytdan beri insoniyat e'tiborini tortdi. Zamonaviy inson organizmlarning o'zlariga o'xshash ko'payish qobiliyatiga ega ekanligini biladi, nasl esa ota-onalariga xos bo'lgan o'ziga xos xususiyatlar va xususiyatlarni oladi. Ko'payish genetik ma'lumotni avlodlar o'rtasida uzatish qobiliyati tufayli amalga oshiriladi.
Nazariya: Siz hech qachon ko'p narsaga ega bo'lolmaysiz
Irsiyat qonunlari nisbatan yaqinda faol ravishda tekshirila boshlandi. Bu masalada oldinga ta'sirchan qadam o'tgan asrda, Sutton va Boveri jamoatchilikka yangi gipotezani olib kelganida qo'yildi. Aynan o'sha paytda ular xromosomalar genetik ma'lumotni olib yurishini taklif qilishdi. Biroz vaqt o'tgach, texnologiya xromosoma tarkibini kimyoviy o'rganishga imkon berdi. Ochib berdioqsillarning o'ziga xos nuklein birikmalarining mavjudligi. Proteinlar turli xil tuzilmalarga va kimyoviy tarkibning o'ziga xos xususiyatlariga xos bo'lib chiqdi. Uzoq vaqt davomida olimlar genetik ma'lumotlarning avlodlar o'rtasida uzatilishini ta'minlovchi asosiy jihat oqsillar ekanligiga ishonishgan.
Ushbu mavzu boʻyicha oʻnlab yillar davomida olib borilgan tadqiqotlar hujayra DNKsining ahamiyati haqida yangi tushuncha berdi. Olimlar aniqlaganidek, faqat shunday molekulalar foydali ma'lumotlarning moddiy tashuvchisi hisoblanadi. Molekulalar xromosomaning elementidir. Bugungi kunda umumiy ta'lim olgan deyarli har bir yurtdoshimiz, shuningdek, boshqa ko'plab mamlakatlar aholisi DNK molekulalari inson uchun, inson tanasining normal rivojlanishi uchun qanchalik muhimligini yaxshi biladi. Ko'pchilik bu molekulalarning irsiyat nuqtai nazaridan ahamiyatini tasavvur qiladi.
Genetika fan sifatida
Hujayra DNKsini o'rganish bilan shug'ullanadigan molekulyar genetika muqobil nomga ega - biokimyoviy. Ushbu fan sohasi biokimyo va genetika chorrahasida shakllangan. Qo'shma ilmiy yo'nalish - bu inson tadqiqotining samarali sohasi bo'lib, u ilmiy jamoatchilikka faqat biokimyo yoki genetika bilan shug'ullanadigan odamlar uchun mavjud bo'lmagan juda ko'p foydali ma'lumotlarni taqdim etdi. Ushbu sohadagi mutaxassislar tomonidan o'tkaziladigan tajribalar ko'plab hayot shakllari va turli xil va toifadagi organizmlar bilan ishlashni o'z ichiga oladi. Ilmiy hamjamiyat tomonidan olingan eng muhim natijalar inson genlarini o'rganish natijasidir, shuningdek, turli xilmikroorganizmlar. Ikkinchisi orasida Eisheria coli, bu mikroblarning lambda faglari, neyrospora crassa zamburug'lari va Saccharomyces cerevisia.
Genetik asoslar
Uzoq vaqt davomida olimlar irsiy ma'lumotni avlodlar o'rtasida o'tkazishda xromosomaning ahamiyatiga shubha qilmadilar. Maxsus testlar shuni ko'rsatdiki, xromosomalar kislotalar, oqsillar tomonidan hosil bo'ladi. Agar siz bo'yash tajribasini o'tkazsangiz, oqsil molekuladan ajralib chiqadi, ammo NA o'z joyida qoladi. Olimlar NKda genetik ma'lumotlarning to'planishi haqida gapirishga imkon beruvchi ko'proq dalillarga ega. Ular orqali ma'lumotlar avlodlar o'rtasida uzatiladi. Hujayralardan hosil bo'lgan organizmlar, DNKga ega bo'lgan viruslar DNK orqali oldingi avloddan ma'lumot oladi. Ba'zi viruslar RNKni o'z ichiga oladi. Aynan shu kislota axborotni uzatish uchun javobgardir. RNK, DNK NK bo'lib, ular ma'lum strukturaviy o'xshashliklar bilan ajralib turadi, ammo farqlari ham mavjud.
DNKning irsiyatdagi rolini oʻrganar ekan, olimlar bunday kislota molekulalarida toʻrt turdagi azot birikmalari va dezoksiriboza borligini aniqlashdi. Ushbu elementlar tufayli genetik ma'lumotlar uzatiladi. Molekula tarkibida purin moddalari adenin, guanin, pirimidin birikmalari timin, sitozin mavjud. Kimyoviy molekulyar asos - bu fosfor kislotasi qoldiqlari bilan almashinadigan shakar qoldiqlari. Har bir qoldiq shakar orqali uglerod formulasiga bog'langan. Shakar qoldiqlariga azotli asoslar yon tomondan biriktirilgan.
Ismlar va sanalar
Olimlar,irsiyatning biokimyoviy va molekulyar asoslarini o'rganib, ular DNKning strukturaviy xususiyatlarini faqat 53-da aniqlay oldilar. Ilmiy ma'lumotlarning muallifligi Krik, Uotsonga yuklangan. Ular har qanday DNK irsiyatning biologik o'ziga xos xususiyatlarini hisobga olishini isbotladilar. Modelni qurishda siz qismlarning ikki baravar ko'payishi va irsiy ma'lumotni to'plash, uzatish qobiliyati haqida eslashingiz kerak. Potentsial, molekula mutatsiyaga qodir. Kimyoviy komponentlar, ularning kombinatsiyasi rentgen nurlari diffraktsiyasini o'rganish yondashuvlari bilan birgalikda DNKning molekulyar tuzilishini qo'sh spiral sifatida aniqlashga imkon berdi. Antiparallel tipdagi spirallarning yarmidan hosil bo'ladi. Shakar-fosfat magistrallari vodorod aloqalari bilan mustahkamlangan.
Irsiyat va oʻzgaruvchanlikning molekulyar asoslarini oʻrganishda Chargaffning asarlari alohida ahamiyatga ega. Olim o'zini nuklein kislota tuzilishida mavjud bo'lgan nukleotidlarni o'rganishga bag'ishladi. Aniqlash mumkinki, har bir bunday element azot asoslari, fosfor qoldiqlari, shakar tomonidan hosil bo'ladi. Timin, adeninning molyar tarkibining mos kelishi aniqlandi, bu ko'rsatkichning sitozin va guanin uchun o'xshashligi aniqlandi. Har bir timin qoldig'ida juftlashgan adenin, guanin uchun esa sitozin bor deb taxmin qilingan.
Bir xil, lekin juda boshqacha
Irsiyat asosi sifatida nuklein kislotalarni oʻrganar ekan, olimlar DNK koʻp nukleotidlardan hosil boʻlgan polinukleotidlar toifasiga tegishli ekanligini aniqladilar. Zanjirdagi elementlarning eng oldindan aytib bo'lmaydigan ketma-ketligi mumkin. Nazariy jihatdan, seriyali xilma-xillik yo'qcheklovlar. DNK tarkibiy qismlarining juftlashgan ketma-ketligi bilan bog'liq bo'lgan o'ziga xos fazilatlarga ega, ammo asosiy juftlik biologik va kimyoviy qonunlarga muvofiq sodir bo'ladi. Bu sizga turli xil zanjirlarning ketma-ketligini oldindan belgilash imkonini beradi. Bu sifat to'ldiruvchilik deyiladi. Bu molekulaning o'z tuzilishini mukammal tarzda takrorlash qobiliyatini tushuntiradi.
DNK orqali irsiyat va oʻzgaruvchanlikni oʻrganish chogʻida olimlar DNKni tashkil etuvchi iplar komplementar bloklarning hosil boʻlishi uchun shablon ekanligini aniqladilar. Reaksiya sodir bo'lishi uchun molekula ochiladi. Jarayon vodorod aloqalarini yo'q qilish bilan birga keladi. Bazalar bir-birini to'ldiruvchi komponentlar bilan o'zaro ta'sir qiladi, bu esa o'ziga xos aloqalarning paydo bo'lishiga olib keladi. Nukleotidlar mahkamlangandan so'ng, molekulaning o'zaro bog'lanishi sodir bo'ladi, bu esa yangi polinukleotid hosil bo'lishining paydo bo'lishiga olib keladi, uning qismlari ketma-ketligi boshlang'ich material tomonidan oldindan belgilanadi. Xuddi shunday ma'lumotlarga to'yingan ikkita bir xil molekula paydo bo'ladi.
Replika: doimiylik va oʻzgarish kafolati
Yuqorida tavsiflanganlar DNK orqali irsiyat va oʻzgaruvchanlikni amalga oshirish haqida fikr beradi. Replikatsiya mexanizmi DNK nima uchun har bir organik hujayrada mavjudligini tushuntiradi, xromosoma esa noyob organoid bo'lib, miqdoriy va sifat jihatidan juda aniqlik bilan ko'payadi. Molekulaning qo'sh spiralli komplementar tuzilishi fakti aniqlanmaguncha, haqiqiy taqsimotning bu usulini amalga oshirish mumkin emas edi. Krik, Uotson molekulyar tuzilish nima ekanligini oldindan taxmin qilgan holda, butunlay to'g'ri bo'lib chiqdi, garchi vaqt o'tishi bilan olimlar replikatsiya jarayoni haqidagi tasavvurlarining to'g'riligiga shubha qila boshladilar. Dastlab, bitta zanjirdan spirallar bir vaqtning o'zida paydo bo'lishiga ishonishgan. Laboratoriyada molekulyar sintezni katalizlovchi fermentlar faqat bir yo‘nalishda ishlashi ma’lum, ya’ni avval bitta zanjir paydo bo‘ladi, keyin ikkinchisi.
Inson irsiyatini o'rganishning zamonaviy usullari uzluksiz DNK avlodini taqlid qilish imkonini berdi. Model 68-yilda paydo bo'lgan. Uning taklifi uchun asos Eisheria coli yordamida eksperimental ish bo'ldi. Ilmiy ish muallifligi Orzakiyga yuklangan. Zamonaviy mutaxassislar eukaryotlar, prokaryotlar bilan bog'liq holda sintezning nuanslari haqida aniq ma'lumotlarga ega. Genetik molekulyar vilkadan rivojlanish DNK ligazasi bilan birga tutilgan fragmentlarni hosil qilish orqali sodir bo'ladi.
Sintez jarayonlari uzluksiz deb taxmin qilinadi. Replikativ reaktsiya ko'plab oqsillarni o'z ichiga oladi. Molekulaning yechilishi ferment tufayli sodir bo'ladi, bu holatning saqlanishi beqarorlashtiruvchi oqsil tomonidan kafolatlanadi va sintez polimeraza orqali davom etadi.
Yangi ma'lumotlar, yangi nazariyalar
Inson irsiyatini oʻrganishning zamonaviy usullaridan foydalangan holda mutaxassislar replikatsiya xatolari qayerdan kelib chiqishini aniqladilar. Molekulalarni nusxalash mexanizmlari va molekulyar strukturaning o'ziga xos xususiyatlari haqida aniq ma'lumotlar mavjud bo'lganda tushuntirish mumkin bo'ldi. Replikatsiya sxemasi taxmin qiladihar bir yarmi yangi zanjir uchun matritsa vazifasini bajaradigan ota-molekulalarning divergensiyasi. Sintez asoslarning vodorod aloqalari, shuningdek, metabolik jarayonlarning mononukleotid elementlari tufayli amalga oshiriladi. Tiamin, adenin yoki sitozin, guanin bog'larini hosil qilish uchun moddalarning tautomer shaklga o'tishi kerak. Suv muhitida bu birikmalarning har biri bir necha shakllarda mavjud; ularning barchasi tautomerdir.
Koʻproq va kamroq tarqalgan variantlar mavjud. O'ziga xos xususiyat - vodorod atomining molekulyar tuzilishdagi holati. Agar reaksiya tautomerik shaklning noyob varianti bilan davom etsa, bu noto'g'ri asos bilan bog'lanish hosil bo'lishiga olib keladi. DNK zanjiri noto'g'ri nukleotidni oladi, elementlarning ketma-ketligi barqaror o'zgaradi, mutatsiya sodir bo'ladi. Mutatsion mexanizm birinchi marta Krik, Uotson tomonidan tushuntirilgan. Ularning xulosalari mutatsiya jarayoni haqidagi zamonaviy g'oyaning asosini tashkil etadi.
RNK xususiyatlari
Irsiyatning molekulyar asoslarini o'rganar ekan, olimlar DNK nuklein kislotasi - RNK dan kam bo'lmagan muhim ahamiyatga ega bo'lolmadilar. U polinukleotidlar guruhiga kiradi va yuqorida tavsiflanganlar bilan tizimli o'xshashliklarga ega. Asosiy farq - ribozadan uglerod magistralining asosi sifatida ishlaydigan qoldiq sifatida foydalanish. DNKda, biz bu rolni dezoksiriboza o'ynashini eslaymiz. Ikkinchi farq shundaki, timin urasil bilan almashtiriladi. Bu modda pirimidinlar sinfiga ham tegishli.
DNK va RNKning genetik rolini o'rganar ekan, olimlar birinchi navbatda nisbatanelementlarning kimyoviy tuzilmalaridagi ahamiyatsiz farqlar, ammo mavzuni keyingi o'rganish ularning ulkan rol o'ynashini ko'rsatdi. Bu farqlar molekulalarning har birining biologik ahamiyatini to'g'rilaydi, shuning uchun qayd etilgan polinukleotidlar tirik organizmlar uchun bir-birini almashtirmaydi.
Ko'pincha RNK bir zanjirdan hosil bo'ladi, hajmi jihatidan bir-biridan farq qiladi, lekin ularning aksariyati DNKdan kichikroqdir. RNKni o'z ichiga olgan viruslar o'z tuzilishida ikkita zanjir tomonidan yaratilgan molekulalarga ega - ularning tuzilishi DNKga imkon qadar yaqin. RNKda genetik ma'lumotlar to'planadi va avlodlar o'rtasida o'tkaziladi. Boshqa RNKlar funktsional turlarga bo'linadi. Ular DNK shablonlarida hosil bo'ladi. Jarayon RNK polimerazalari tomonidan katalizlanadi.
Axborot va irsiyat
Irsiyatning molekulyar va sitologik asoslarini o'rganuvchi zamonaviy fan nuklein kislotalarni genetik ma'lumotni to'plashning asosiy ob'ekti sifatida aniqladi - bu barcha tirik organizmlarga birdek taalluqlidir. Ko'pgina hayot shakllarida DNK asosiy rol o'ynaydi. Molekula tomonidan to'plangan ma'lumotlar o'zgarmagan mexanizmga muvofiq hujayra bo'linishi paytida ko'payadigan nukleotidlar ketma-ketligi bilan barqarorlashadi. Molekulyar sintez ferment komponentlari ishtirokida davom etadi, matritsa esa har doim hujayralar o'rtasida moddiy ravishda uzatiladigan oldingi nukleotid zanjiri bo'ladi.
Ba'zan talabalarga biologiya va mikrobiologiya doirasida bog'liqliklarni vizual ko'rsatish uchun genetika masalalari yechimi beriladi. Bunday muammolarda irsiyatning molekulyar asoslari DNKga nisbatan,shuningdek, RNK. Shuni esda tutish kerakki, genetikasi RNK tomonidan bitta spiraldan qayd etilgan molekula bo'lsa, reproduktiv jarayonlar yuqorida tavsiflanganga o'xshash usulda davom etadi. Shablon ko'paytirilishi mumkin bo'lgan shakldagi RNKdir. Bu yuqumli invaziya tufayli hujayra tuzilishida paydo bo'ladi. Bu jarayonni tushunish olimlarga gen hodisasini takomillashtirish va u haqidagi bilimlar bazasini kengaytirish imkonini berdi. Klassik fan genni avlodlar o'rtasida uzatiladigan va eksperimental ishlarda aniqlangan ma'lumotlar birligi sifatida tushunadi. Gen mutatsiyaga qodir, bir xil darajadagi boshqa birliklar bilan birlashadi. Organizmning fenotipi gen bilan aniq tushuntiriladi - bu uning asosiy vazifasidir.
Fanda irsiyatning funksional asosi sifatida gen dastlab rekombinatsiya, mutatsiya uchun mas'ul bo'lgan birlik sifatida ham ko'rib chiqilgan. Hozirgi vaqtda ishonchli tarzda ma'lumki, bu ikki sifat DNK tarkibiga kiradigan nukleotidlar juftligi uchun javobgardir. Ammo bu funktsiya aminokislotalar oqsil zanjirlarini aniqlaydigan yuzlab va hatto minglab birliklardan iborat nukleotidlar ketma-ketligi bilan ta'minlanadi.
Oqsillar va ularning genetik roli
Zamonaviy fanda genlar tasnifini oʻrganayotganda irsiyatning molekulyar asoslari oqsil tuzilmalarining ahamiyati nuqtai nazaridan koʻrib chiqiladi. Barcha tirik moddalar qisman oqsillar tomonidan hosil bo'ladi. Ular eng muhim tarkibiy qismlardan biri hisoblanadi. Protein - bu mahalliy ravishda o'zgarib turadigan noyob aminokislotalar ketma-ketligiomillarning mavjudligi. Ko'pincha ikki o'nlab turdagi aminokislotalar mavjud, boshqalari asosiy yigirmatadan fermentlar ta'sirida hosil bo'ladi.
Oqsil sifatlarining xilma-xilligi birlamchi molekulyar tuzilishga, oqsilni hosil qiluvchi aminokislotalar polipeptidlar ketma-ketligiga bog'liq. Amalga oshirilgan tajribalar aminokislota DNK nukleotid zanjirida qat'iy belgilangan lokalizatsiyaga ega ekanligini aniq ko'rsatdi. Olimlar buni oqsil elementlari va nuklein kislotalarning parallelligi deb atashgan. Bu hodisa kolinearlik deb ataladi.
DNK xususiyatlari
Irsiyatning molekulyar asoslarini o'rganuvchi biokimyo va genetika DNKga alohida e'tibor beriladigan fanlardir. Bu molekula chiziqli polimer sifatida tasniflanadi. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, strukturada mavjud bo'lgan yagona transformatsiya nukleotidlar ketma-ketligidir. U oqsildagi aminokislotalar ketma-ketligini kodlash uchun javobgardir.
Eukariotlarda DNK hujayra yadrosida joylashgan bo'lib, oqsil hosil bo'lishi sitoplazmada sodir bo'ladi. DNK oqsil hosil qilish jarayoni uchun shablon rolini o'ynamaydi, ya'ni genetik ma'lumotni tashish uchun mas'ul bo'lgan oraliq element kerak. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, bu rol RNK shabloniga tayinlangan.
Irsiyatning molekulyar asoslariga bag'ishlangan ilmiy ish shuni ko'rsatadiki, ma'lumot DNKdan RNKga uzatiladi. RNK ma'lumotlarni oqsil va DNKga o'tkazishi mumkin. Protein RNK dan ma'lumotlarni oladi va uni bir xil tuzilishga yuboradi. DNK va oqsillar o'rtasida to'g'ridan-to'g'ri bog'liqlik yo'q.
Genetikma'lumot: bu qiziq
Irsiyatning molekulyar asoslariga bag'ishlangan ilmiy ishlar ko'rsatganidek, genetik ma'lumotlar faqat tashqi energiya manbai va qurilish materiali ishtirokida amalga oshiriladigan inert ma'lumotdir. DNK bunday resurslarga ega bo'lmagan molekuladir. Hujayra oqsillar orqali tashqaridan kerakli narsani oladi, keyin transformatsiya reaktsiyalari boshlanadi. Hayotni qo'llab-quvvatlaydigan uchta axborot yo'li mavjud. Ular bir-biriga bog'langan, ammo mustaqil. Genetik ma'lumotlar irsiy yo'l bilan DNK replikatsiyasi orqali uzatiladi. Ma'lumotlar genom tomonidan kodlangan - bu oqim ikkinchi hisoblanadi. Uchinchi va oxirgisi - hujayra tuzilishiga doimiy ravishda tashqaridan kirib, uni energiya va qurilish tarkibiy qismlari bilan ta'minlaydigan ozuqaviy birikmalar.
Organizm qanchalik yuqori tuzilgan bo'lsa, genomning elementlari shunchalik ko'p bo'ladi. Turli xil genlar to'plami shifrlangan ma'lumotni muvofiqlashtirilgan mexanizmlar orqali amalga oshiradi. Ma'lumotlarga boy hujayra alohida axborot bloklarini qanday amalga oshirishni belgilaydi. Bu sifat tufayli tashqi sharoitlarga moslashish qobiliyati ortadi. DNK tarkibidagi turli xil genetik ma'lumotlar oqsil sintezining asosidir. Sintezning genetik nazorati 1961 yilda Monod va Yakob tomonidan ishlab chiqilgan nazariyadir. Shu bilan birga, operon modeli paydo bo'ldi.
