Molekula ľudskej DNA. Ako sa gény, ktoré ich RNA, nukleotidy, syntéza proteínov

Všetci vieme, že ľudská forma, niektoré zvyky a dokonca aj choroby sa dedí. Všetky tieto informácie o bývaní je zakódované v génoch. Tak ako sa tieto notoricky známe gény vyzerajú, ako fungujú a kde sú?

To znamená, že nosič všetkých génov akejkoľvek osoby alebo zvieraťa je DNA. Táto zlúčenina bola objavená v roku 1869 Johann Friedrich Misherom.Himicheski DNA - deoxyribonukleová kyselina je. Čo to znamená? Ako sa táto kyselina nesie genetický kód všetkých živých organizmov na našej planéte?

Po prvé sa domnievame, že tam, kde je umiestnený DNA. Ľudské bunky majú celý rad organel, ktoré plnia rôzne funkcie. DNA sa nachádza v jadre. Jadro - malá organela, ktorý je obklopený špeciálnou membránou, a v ktorej sú všetky genetický materiál je uložený - DNA.

Čo je štruktúra molekuly DNA?

Po prvé, vziať do úvahy to, čo je DNA. DNA - veľmi dlhá molekula skladajúca sa z konštrukčných prvkov - nukleotidov. K dispozícii sú 4 druhy nukleotidov - adenín (A), tymín (T), guanín (G) a cytozín (C). Reťazové nukleotidy vyzerá schematicky takto: GGAATTSTAAG. Tu je sekvencia nukleotidov a má reťazec DNA.

Prvýkrát štruktúra DNA bol rozlúštený v roku 1953 Jamesom Watsonom a Francis Crick.

V jednej molekuly DNA sú dva reťazce nukleotidov, ktoré sú skrutkovito stočené okolo seba. Ako sa tieto nukleotidové reťazce sú držané pohromade a stočené do špirály? Tento jav je spôsobený majetku komplementarity. Komplementarita znamená vzájomne proti sebe v oboch reťazcoch môžu byť len niektoré nukleotidy (komplementárne). Takže, v prednej časti adenín vždy za tymín a guanín vždy priamo pred cytozín. Tak, guanín je komplementárny k cytozín a adenín - s pármi bázou timinom.Takie čelia naproti sebe v rôznych reťazcoch sa tiež nazývajú komplementárne.

Môže byť schematicky znázornená nasledujúcim spôsobom:

D - D
T - A
T - A
C - D

Tieto komplementárne dvojica A - C a D - D tvorí chemickú väzbu medzi nukleotidy párov, kde T a U svyazmezhdu silnejšie ako medzi A a T. spojenie vytvorené výhradne medzi komplementárnymi bázami, to znamená bez tvorbou väzby medzi doplnkovým G a A - je nemožné.

"Obaly" DNA je DNA reťazec stane chromozóm?

Prečo sú tieto nukleotidové sekvencie DNA tiež stočené okolo seba? Prečo to urobil? Skutočnosť, že počet nukleotidov je obrovský a budete potrebovať veľa priestoru pre prispôsobenie sa týmto dlhým reťazcom. Z tohto dôvodu, je špirálové vinutie z dvoch reťazcov DNA okolo druhého. Tento jav sa nazýva skrutkovice. V dôsledku reťazcov DNA skrutkovica sú skrátené o 5-6 krát.

Niektoré molekuly DNA je aktívne používa v tele, zatiaľ čo iní sú len zriedka. Tie sú len zriedka používajú okrem skrutkovici molekuly DNA sa podrobí ešte kompaktnejší "balíček". Tento kompaktný balík sa nazýva nadšroubovicové vinutia a ku skráteniu reťazca DNA 25-30 krát!

Ako je obal DNA skrutkovíc?

Pre nadšroubovicové vinutie použité histonových proteínov, ktoré majú formu a štruktúru tyče alebo cievky nití. U týchto "cievky" - histonové proteíny navinutá špirálovou reťazec DNA. Tak dlhá niť sa stáva veľmi husto zabalené a zaberá veľmi málo miesta.

Ak je to potrebné, použiť konkrétny molekula DNA je proces "odvíjanie", to znamená, že reťazec DNA "odvíjanie" s "cievka" - Histon proteín (ak to bolo na je rana) a odvíjať z skrutkovice do dvoch paralelných okruhov. A keď je molekula DNA je v nezkroucenou stave, potom to môže byť považované za nevyhnutné genetickej informácie. A čítanie genetickej informácie vyskytuje len u rozpletenými reťazci DNA!

Zbalené sada chromozómov je nazývaný heterochromatin, a chromozómy, ktoré sú k dispozícii pre čítanie - euchromatin.

Aké sú gény, aký je ich vzťah k DNA?

Teraz sa pozrime na to, čo je gény. Je známe, že sú gény, ktoré určujú druh krvný, farba očí, vlasy, kožu, a mnoho ďalších vlastností tela. Gene - dobre definovaný segment DNA pozostávajúce z niekoľkých nukleotidov lokalizovaných v presne vymedzenom kombinácii. Poloha vo veľmi špecifické oblasti DNA znamená, že špecifický gén pridelené svoje miesto, a že miesto nemôže byť zmenená. Je vhodné, aby takéto porovnanie: osoby žijúce v určitej ulici, v dome i byte, a nepovolané osoby nemôžu presunúť do iného domu či bytu na inú ulicu. Určitý počet nukleotidov v géne znamená, že každý gén má určitý počet nukleotidov a môžu byť viac alebo menej. Napríklad, gén kódujúci inzulín, ktorý sa skladá z 60 párov nukleotidov- génu kódujúceho produkciu hormónu oxytocínu - 370 bp.

Prísne nukleotidovej sekvencie je jedinečná pre každý gén, a v pravom slova zmysle. Napríklad, sekvencie AATTAATA - fragment génu kódujúci produkciu inzulínu. S cieľom získať inzulín použitý je sekvencia, napríklad, adrenalín, používajú rôzne kombinácie nukleotidov. Je dôležité si uvedomiť, že iba špecifická kombinácia nukleotidov kóduje špecifickú "produkt" (adrenalín, inzulínu, atď.). Taká je jedinečná kombinácia určitého počtu nukleotidov, stojaci na "správnom mieste" - to je gen.

       Okrem génov nachádzajúcich sa v reťazci DNA, tzv, nekódujúcej sekvencie. " Takéto nekódujúcej nukleotidovej sekvencie regulujú gény, ktoré pomáhajú skrutkovice chromozómy označiť počiatočný bod a koniec génu. Avšak, do dnešného dňa, role väčšiny nekódovacích sekvencií zostáva nejasný.

Čo je chromozóm? sexchromozómy

Sada jednotlivých génov sa nazýva genóm. Je samozrejmé, že celý genóm nemôže byť v rovnakej DNA. Gén je rozdelený do 46 párov molekúl DNA. Jeden pár molekúl DNA s názvom chromozóm. Tak to práve tieto chromozómy človek má 46 kusov. Každý chromozóm nesie dobre definovanú sadu génov, napríklad, 18 chromozómu uvedené gény kódujúce farbu t.d.Hromosomy očí a od seba líšia dĺžkou a tvarom. Medzi najčastejšie formy v tvare X alebo Y, ale sú tu aj ďalšie. Človek má dva chromozómy rovnakého tvaru, ktoré sa nazývajú spárované (pary). Vzhľadom na tieto rozdiely vo všetkých párov chromozómov sú očíslované - existuje 23 párov z nich. To znamená, že je dvojica chromozómov №1, parné №2, №3, atď Každý gén je zodpovedný za konkrétny funkcie je v rovnakom chromozómu. V moderných pokynoch pre odborníkov môže znamenať lokalizáciu génu, napríklad, nasledujúcim spôsobom: 22 chromozómu dlhé rameno.

Aké sú rozdiely chromozómov?

Ako inak sa líšia chromozómy? Čo je mienené dlhom ramene? Potom chromozómu X. Priesečník tvoria vlákna DNA môže dôjsť presne v strede (X), a môže dôjsť nie je centrálne. Ak sa takéto prechodov vlákna DNA nie je centrálna, vzhľadom na hraničný prechod cez jeden koniec dĺžky, druhá, v tomto poradí, pre krátke. Takéto dlhé konce nazýva dlhom ramene chromozómu a krátky - v tomto poradí - krátke rameno. Na chromozómov formy Y veľká časť je obsadená dlhom ramene a krátke sú veľmi malé (vo schematickom vyobrazení, nie sú ani špecifikovať).

Veľkosť rozsahy chromozómov: chromozómy sú najväčšie parné №1 a №3, najmenšie dvojica chromozómu číslo 17, №19.

Okrem tvarov a veľkostí chromozómov sa líšia vo funkciách, ktoré vykonávajú. Z 23 párov, 22 pary sú somatické a 1 pár - sex. Čo to znamená? Somatických chromozómov určiť všetky vonkajšie znaky jednotlivcov, najmä ich správanie, psycho-dedičný, teda všetky funkcie a vlastnosti každého jednotlivca. Dvojica pohlavných chromozómov určuje pohlavie osoby: muža alebo ženu. Existujú dva typy pohlavných chromozómov človeka - je X (X) a Y (y). Ak sú kombinované ako XX (XX) - je žena, a ak je XY (x - y) - muž pred nami.

Dedičné ochorenia a poškodenia chromozómov

Avšak, prípad "zlyhanie" v genóme, potom ľudia identifikovali genetických ochorení. Napríklad pri 21 párov chromozómov namiesto dvoch, existujú tri chromozómy, človek sa narodí s Downovým syndrómom.

Existuje mnoho ďalších malých "havárií" genetického materiálu, ktoré nevedú k vzniku ochorenia, ale naopak dávajú dobré vlastnosti. Všetko o "zlyhanie" genetického materiálu sa nazývajú mutácie. Mutácie, ktoré vedú k ochoreniu alebo zhoršenie vlastností organizmu, sa považuje za negatívne, a mutácie, čo vedie k tvorbe nových úžitkových vlastností, sú považované za pozitívne.

Avšak, čo sa týka väčšiny chorôb, ktoré ľudia trpia dnes, nededia ochorenie, ale iba predispozície. Napríklad, otec dieťaťa cukru pomaly vstrebáva. To neznamená, že sa dieťa narodí s cukrovkou, ale dieťa bude mať predispozíciu. To znamená, že v prípade, že dieťa bude zneužívať sladkosti a múka výrobky, potom to bude vyvíjať cukrovky.

K dnešnému dňu, ktorý bol vypracovaný tzv přísudkový medicíny. V rámci lekárskej praxe osoby identifikovanej predispozície (na základe identifikácie príslušných génov), a potom to dáva odporúčania - čo diétu dodržiavať, ako sa striedajú práce a odpočinku, aby sa nedostala chorý.

Ako čítať informácie zakódovanej v DNA?

A ako si môžete prečítať informácie obsiahnuté v DNA? Používa vlastné telo? DNA je sám o sebe druh matrice, ale nie je jednoduchý a kódovaná. Pre čítanie informácie z DNA templátu, že sa najprv prevedie na špeciálne nosič - RNA. RNA - ribonukleová kyselina je chemicky. To sa líši od DNA, v tom, že môže prechádzať cez membránu do jadra bunky a DNA chýba taká schopnosť (to môže byť iba v jadre). Zakódované informácie sa používa bunky samotné. Tak, RNA - informačné transportér kódovaná z jadra do bunky.

Ako je syntéza RNA sa syntetizuje za použitia RNA proteínu?

Reťazec DNA, s ktorou chcú "čítať" informácie, uvoľniť, sa hodí špeciálny enzým - "staviteľ" a syntetizuje paralelné reťazec DNA komplementárne k RNA reťazca. RNA molekula sa tiež skladá zo štyroch druhov nukleotidov - adenín (A), uracil (U), guanín (G) a cytozín (C). Tu sú tieto doplnkové páry: adenín - uracil, guanín - cytozín. Ako je možné vidieť, na rozdiel od DNA, RNA sa používa namiesto uracilu tymínu. To znamená, že enzým "builder" prebieha nasledujúcim spôsobom: keď vidia a v reťazci DNA, RNA vlákno viaže k Y, ak je r - potom sa pridá C, atď. Keďže je vytvorený každý aktívny gén pod transkripčný šablóny - kópia RNA je schopná prechádzať cez membránu z jadra.

Ako sa syntéza proteínu kódovaného konkrétneho génu?

Po opustení jadra, RNA vstúpi do cytoplazmy. Už v cytoplazme RNA môže byť uložená v matrici špecifických enzymatických systémov (ribozómu), ktoré môžu syntetizovať, vedená informácie RNA zodpovedajúce aminokyselinová sekvencie proteínu. Je známe, že molekula proteín sa skladá z aminokyselín. Vzhľadom k tomu, ribozóm je možné zistiť, aký druh aminokyseliny musí byť pridaný k rastúcemu proteínového reťazca? To sa vykonáva na základe na triplet kódom. Triplet kóde znamená, že sekvencie troch nukleotidov v RNA reťazci (triplet, napríklad GSU) kódujúci jednu aminokyselinu (v tomto prípade glycínu). Každá aminokyselina kóduje špecifickú triplet. A tak ribozómu "číta" triplet, určí, ktoré musí byť pridané aminokyselina nasledujúce aspoň čítanie informácií v RNA. Keď sa vytvorí reťazec aminokyselín, trvá určitý priestorový tvar sa stáva proteín schopný záberové enzýmu, ktorý bol určený, stavebníctvo, hormonálne a ďalšie funkcie.

Proteín pre akéhokoľvek živého organizmu je génový produkt. Tento proteín sa určia všetky rôzne vlastnosti, kvality a vonkajších prejavov génov.

Autor: AK Nasedkina