Le leggi dell'ereditarietà hanno attirato l'attenzione umana sin da quando è diventato chiaro per la prima volta che la genetica è qualcosa di più materiale di alcuni poteri superiori. L'uomo moderno sa che gli organismi hanno la capacità di riprodursi in modo simile a se stessi, mentre la prole riceve caratteristiche e caratteristiche specifiche inerenti ai loro genitori. La riproduzione è realizzata grazie alla capacità di trasferire le informazioni genetiche tra le generazioni.
Teoria: non puoi mai avere troppo
Le leggi dell'ereditarietà hanno cominciato ad essere attivamente studiate solo in tempi relativamente recenti. Un impressionante passo avanti in questa materia è stato fatto nel secolo scorso, quando Sutton e Boveri hanno portato al pubblico una nuova ipotesi. Fu allora che suggerirono che i cromosomi probabilmente portassero dati genetici. Qualche tempo dopo, la tecnologia ha permesso lo studio chimico della composizione del cromosoma. Si è rivelatola presenza di specifici composti nucleici delle proteine. Le proteine si sono rivelate inerenti a un'enorme varietà di strutture e alle specificità della composizione chimica. Per molto tempo gli scienziati hanno creduto che fossero le proteine l'aspetto principale a garantire il trasferimento dei dati genetici tra le generazioni.
Decenni di ricerca su questo argomento hanno fornito nuove informazioni sull'importanza del DNA cellulare. Come hanno rivelato gli scienziati, solo tali molecole sono un veicolo materiale di informazioni utili. Le molecole sono un elemento del cromosoma. Oggi, quasi tutti i nostri compatrioti che hanno ricevuto un'istruzione generale, così come i residenti di molti altri paesi, sono ben consapevoli di quanto siano significative le molecole di DNA per una persona, il normale sviluppo del corpo umano. Molti immaginano il significato di queste molecole in termini di eredità.
La genetica come scienza
La genetica molecolare, che si occupa dello studio del DNA cellulare, ha un nome alternativo: biochimica. Questa area della scienza si è formata all'incrocio tra biochimica e genetica. La direzione scientifica combinata è un'area produttiva della ricerca umana, che ha fornito alla comunità scientifica una grande quantità di informazioni utili che non sono disponibili per le persone coinvolte solo nella biochimica o nella genetica. Gli esperimenti condotti da professionisti in questo campo implicano il lavoro con numerose forme di vita e organismi di vario tipo e categoria. I risultati più significativi ottenuti dalla comunità scientifica sono frutto dello studio dei geni umani, oltre a varimicrorganismi. Tra questi ultimi, tra i più importanti ci sono Eisheria coli, fagi lambda di questi microbi, funghi neurospore crassa e Saccharomyces cerevisia.
Basi genetiche
Per molto tempo, gli scienziati non hanno dubbi sull'importanza del cromosoma nel trasferimento di informazioni ereditarie tra le generazioni. Come hanno dimostrato test specializzati, i cromosomi sono formati da acidi, proteine. Se conduci un esperimento di colorazione, la proteina verrà rilasciata dalla molecola, ma l'NA rimarrà al suo posto. Gli scienziati hanno una maggiore quantità di prove che ci consentono di parlare dell'accumulo di informazioni genetiche in NK. È attraverso di loro che i dati vengono trasmessi tra le generazioni. Gli organismi formati da cellule, virus che hanno DNA, ricevono informazioni dalla generazione precedente attraverso il DNA. Alcuni virus contengono RNA. È questo acido che è responsabile della trasmissione delle informazioni. RNA, DNA sono NK, che sono caratterizzati da alcune somiglianze strutturali, ma ci sono anche differenze.
Studiando il ruolo del DNA nell'ereditarietà, gli scienziati hanno scoperto che le molecole di un tale acido contengono quattro tipi di composti azotati e il desossiribosio. A causa di questi elementi, le informazioni genetiche vengono trasmesse. La molecola contiene sostanze puriniche adenina, guanina, combinazioni di pirimidina timina, citosina. La spina dorsale chimica molecolare è costituita da residui di zucchero alternati a residui di acido fosforico. Ogni residuo ha un legame con la formula del carbonio attraverso gli zuccheri. Le basi azotate sono attaccate sui lati ai residui di zucchero.
Nomi e date
Scienziati,studiando i fondamenti biochimici e molecolari dell'ereditarietà, sono stati in grado di identificare le caratteristiche strutturali del DNA solo nel 53°. La paternità dell'informazione scientifica è assegnata a Crick, Watson. Hanno dimostrato che qualsiasi DNA tiene conto delle qualità biologiche specifiche dell'eredità. Quando si costruisce un modello, è necessario ricordare il raddoppio delle parti e la capacità di accumulare, trasmettere informazioni ereditarie. Potenzialmente, la molecola è in grado di mutare. I componenti chimici, la loro combinazione, insieme agli approcci degli studi di diffrazione dei raggi X, hanno permesso di determinare la struttura molecolare del DNA come una doppia elica. È formato da metà di spirali di tipo antiparallelo. Le strutture portanti zucchero-fosfato sono rinforzate con legami idrogeno.
Nello studio delle basi molecolari dell'ereditarietà e della variabilità, i lavori di Chargaff sono di particolare importanza. Lo scienziato si è dedicato allo studio dei nucleotidi presenti nella struttura dell'acido nucleico. Come è stato possibile rivelare, ciascuno di questi elementi è formato da basi azotate, residui di fosforo, zucchero. È stata rivelata la corrispondenza del contenuto molare di timina, adenina, è stata stabilita la somiglianza di questo parametro per citosina e guanina. Si presumeva che ogni residuo di timina avesse un'adenina accoppiata e per la guanina esistesse una citosina.
Uguale ma così diverso
Studiando gli acidi nucleici come base dell'ereditarietà, gli scienziati hanno determinato che il DNA appartiene alla categoria dei polinucleotidi formati da numerosi nucleotidi. Sono possibili le sequenze più imprevedibili di elementi in una catena. Teoricamente, la diversità seriale non harestrizioni. Il DNA ha qualità specifiche associate alle sequenze appaiate dei suoi componenti, ma l'accoppiamento delle basi avviene secondo leggi biologiche e chimiche. Ciò consente di predefinire sequenze di catene diverse. Questa qualità è chiamata complementarità. Spiega la capacità di una molecola di riprodurre perfettamente la propria struttura.
Durante lo studio dell'ereditarietà e della variabilità attraverso il DNA, gli scienziati hanno scoperto che i filamenti che formano il DNA sono i modelli per la formazione di blocchi complementari. Affinché si verifichi una reazione, la molecola si distende. Il processo è accompagnato dalla distruzione dei legami idrogeno. Le basi interagiscono con componenti complementari, il che porta alla generazione di legami specifici. Dopo che i nucleotidi sono stati fissati, si verifica la reticolazione della molecola, che porta alla comparsa di una nuova formazione di polinucleotidi, la cui sequenza di parti è predeterminata dal materiale di partenza. Ecco come appaiono due molecole identiche, sature di informazioni identiche.
Replica: un garante di permanenza e cambiamento
Descritto sopra dà un'idea dell'implementazione dell'ereditarietà e della variabilità attraverso il DNA. Il meccanismo di replicazione spiega perché il DNA è presente in ogni cellula organica, mentre il cromosoma è un organoide unico che si riproduce quantitativamente e qualitativamente con eccezionale accuratezza. Questo metodo di distribuzione reale non era fattibile fino a quando non fu stabilito il fatto della struttura complementare a doppia elica della molecola. Crick, Watson, avendo precedentemente ipotizzato quale fosse la struttura molecolare, si è rivelato completamente corretto, anche se nel tempo gli scienziati hanno iniziato a dubitare della correttezza della loro visione del processo di replicazione. All'inizio si credeva che le spirali di una catena apparissero simultaneamente. È noto che gli enzimi che catalizzano la sintesi molecolare in laboratorio funzionano solo in una direzione, cioè appare prima una catena, poi la seconda.
Metodi moderni di studio dell'ereditarietà umana hanno permesso di simulare la generazione discontinua del DNA. Il modello è apparso nel 68esimo. La base per la sua proposta era il lavoro sperimentale utilizzando Eisheria coli. La paternità del lavoro scientifico è assegnata a Orzaki. Gli specialisti moderni hanno dati accurati sulle sfumature della sintesi in relazione agli eucarioti, ai procarioti. Dalla forcella molecolare genetica, lo sviluppo avviene generando frammenti tenuti insieme dalla DNA ligasi.
Si presume che i processi di sintesi siano continui. La reazione replicativa coinvolge numerose proteine. Lo svolgimento della molecola avviene per effetto dell'enzima, la conservazione di questo stato è garantita dalla proteina destabilizzante, e la sintesi procede attraverso la polimerasi.
Nuovi dati, nuove teorie
Utilizzando metodi moderni di studio dell'ereditarietà umana, gli esperti hanno identificato da dove provengono gli errori di replicazione. La spiegazione è diventata possibile quando sono diventate disponibili informazioni precise sui meccanismi di copiatura delle molecole e sulle caratteristiche specifiche della struttura molecolare. Lo schema di replica presupponedivergenza delle molecole madri, con ciascuna metà che funge da matrice per una nuova catena. La sintesi è realizzata grazie ai legami idrogeno delle basi, nonché agli elementi mononucleotidici dello stock dei processi metabolici. Per generare legami di tiamina, adenina o citosina, guanina, è necessaria la transizione delle sostanze alla forma tautomerica. Nell'ambiente acquatico, ciascuno di questi composti è presente in diverse forme; sono tutti tautomerici.
Ci sono opzioni più probabili e meno comuni. Una caratteristica distintiva è la posizione dell'atomo di idrogeno nella struttura molecolare. Se la reazione procede con una rara variante della forma tautomerica, provoca la formazione di legami con la base sbagliata. Il filamento di DNA riceve un nucleotide errato, la sequenza di elementi cambia stabilmente, si verifica una mutazione. Il meccanismo mutazionale è stato spiegato per la prima volta da Crick, Watson. Le loro conclusioni costituiscono la base dell'idea moderna del processo di mutazione.
Caratteristiche RNA
Studiando le basi molecolari dell'ereditarietà, gli scienziati non potevano ignorare non meno importante dell'acido nucleico del DNA - RNA. Appartiene al gruppo dei polinucleotidi e presenta somiglianze strutturali con quelli descritti in precedenza. La differenza fondamentale è l'uso del ribosio come residui che fungono da fondamento della spina dorsale del carbonio. Nel DNA, ricordiamo, questo ruolo è svolto dal desossiribosio. La seconda differenza è che la timina è sostituita dall'uracile. Anche questa sostanza appartiene alla classe delle pirimidine.
Studiando il ruolo genetico del DNA e dell'RNA, gli scienziati hanno prima determinato il relativodifferenze insignificanti nelle strutture chimiche degli elementi, ma ulteriori studi sull'argomento hanno dimostrato che svolgono un ruolo colossale. Queste differenze correggono il significato biologico di ciascuna delle molecole, quindi i polinucleotidi menzionati non si sostituiscono a vicenda per gli organismi viventi.
Per lo più l'RNA è formato da un filamento, differisce l'uno dall' altro per dimensioni, ma la maggior parte di essi è più piccola del DNA. I virus contenenti RNA hanno nella loro struttura molecole create da due filamenti: la loro struttura è il più vicino possibile al DNA. Nell'RNA, i dati genetici vengono accumulati e trasmessi tra le generazioni. Altri RNA sono divisi in tipi funzionali. Sono generati su modelli di DNA. Il processo è catalizzato dalle RNA polimerasi.
Informazioni ed eredità
La scienza moderna, studiando i fondamenti molecolari e citologici dell'ereditarietà, ha identificato gli acidi nucleici come il principale oggetto di accumulo di informazioni genetiche - questo vale ugualmente per tutti gli organismi viventi. Nella maggior parte delle forme di vita, il DNA gioca un ruolo chiave. I dati accumulati dalla molecola sono stabilizzati da sequenze nucleotidiche che vengono riprodotte durante la divisione cellulare secondo un meccanismo invariato. La sintesi molecolare procede con la partecipazione dei componenti enzimatici, mentre la matrice è sempre la precedente catena nucleotidica, che viene materialmente trasmessa tra le cellule.
A volte agli studenti nell'ambito della biologia e della microbiologia viene data la soluzione di problemi di genetica per una dimostrazione visiva delle dipendenze. Le basi molecolari dell'ereditarietà in tali problemi sono considerate relative al DNA,così come l'RNA. Va ricordato che nel caso di una molecola la cui genetica è registrata dall'RNA da un'elica, i processi riproduttivi procedono secondo un metodo simile a quello descritto in precedenza. Il modello è RNA in una forma che può essere replicata. Questo appare nella struttura cellulare a causa dell'invasione infettiva. La comprensione di questo processo ha permesso agli scienziati di perfezionare il fenomeno del gene ed espandere la base di conoscenze su di esso. La scienza classica intende il gene come un'unità di informazione trasmessa tra generazioni e rivelata nel lavoro sperimentale. Il gene è capace di mutazioni, combinato con altre unità dello stesso livello. Il fenotipo che possiede un organismo è spiegato precisamente dal gene: questa è la sua funzione principale.
Nella scienza, il gene come base funzionale dell'ereditarietà era inizialmente considerato anche come un'unità responsabile della ricombinazione, della mutazione. Al momento, è noto in modo affidabile che queste due qualità sono responsabilità della coppia di nucleotidi inclusa nel DNA. Ma la funzione è fornita da una sequenza nucleotidica di centinaia e persino migliaia di unità che determinano le catene proteiche degli aminoacidi.
Le proteine e il loro ruolo genetico
Nella scienza moderna, studiando la classificazione dei geni, le basi molecolari dell'ereditarietà sono considerate dal punto di vista del significato delle strutture proteiche. Tutta la materia vivente è parzialmente formata da proteine. Sono considerati una delle componenti più significative. La proteina è una sequenza di amminoacidi unica che si trasforma localmente quandopresenza di fattori. Spesso ci sono due dozzine di tipi di aminoacidi, altri sono generati sotto l'influenza di enzimi dai venti principali.
La diversità delle qualità proteiche dipende dalla struttura molecolare primaria, la sequenza polipeptidica di amminoacidi che forma la proteina. Gli esperimenti eseguiti hanno mostrato chiaramente che l'amminoacido ha una localizzazione rigorosamente definita nella catena nucleotidica del DNA. Gli scienziati lo hanno chiamato il parallelo di elementi proteici e acidi nucleici. Il fenomeno è chiamato colinearità.
Caratteristiche del DNA
La biochimica e la genetica, che studiano le basi molecolari dell'ereditarietà, sono scienze in cui viene prestata particolare attenzione al DNA. Questa molecola è classificata come un polimero lineare. Gli studi hanno dimostrato che l'unica trasformazione disponibile per la struttura è la sequenza nucleotidica. È responsabile della codifica della sequenza di aminoacidi nella proteina.
Negli eucarioti, il DNA si trova nel nucleo cellulare e la generazione di proteine avviene nel citoplasma. Il DNA non svolge il ruolo di stampo per il processo di generazione delle proteine, il che significa che è necessario un elemento intermedio responsabile del trasporto dell'informazione genetica. Gli studi hanno dimostrato che il ruolo è assegnato al modello RNA.
Come dimostrato dal lavoro scientifico dedicato alle basi molecolari dell'ereditarietà, l'informazione viene trasferita dal DNA all'RNA. L'RNA può trasportare dati a proteine e DNA. La proteina riceve i dati dall'RNA e li invia alla stessa struttura. Non ci sono collegamenti diretti tra DNA e proteine.
Geneticoinfo: questo è interessante
Come hanno dimostrato i lavori scientifici dedicati alle basi molecolari dell'ereditarietà, i dati genetici sono informazioni inerti che si realizzano solo in presenza di una fonte di energia esterna e di materiale da costruzione. Il DNA è una molecola che non ha tali risorse. La cellula riceve ciò di cui ha bisogno dall'esterno attraverso le proteine, quindi iniziano le reazioni di trasformazione. Ci sono tre percorsi di informazione che forniscono supporto vitale. Sono collegati tra loro, ma indipendenti. I dati genetici sono trasmessi ereditariamente dalla replicazione del DNA. I dati sono codificati dal genoma: questo flusso è considerato il secondo. Il terzo e ultimo sono i composti nutrizionali che penetrano costantemente nella struttura cellulare dall'esterno, fornendogli energia e ingredienti da costruzione.
Più l'organismo è altamente strutturato, più numerosi sono gli elementi del genoma. Un set genetico diversificato implementa le informazioni crittografate in esso attraverso meccanismi coordinati. La cella ricca di dati determina come implementare singoli blocchi di informazioni. A causa di questa qualità, aumenta la capacità di adattarsi alle condizioni esterne. Le diverse informazioni genetiche contenute nel DNA sono alla base della sintesi proteica. Il controllo genetico della sintesi è una teoria formulata da Monod e Jacob nel 1961. Allo stesso tempo, è apparso il modello dell'operone.
