Біологія » Архив сайта » Генетична інформація. Подвоєння ДНК

Генетична інформація. Подвоєння ДНК

0

Автор: admin | Розділ: Генетика | 14-11-2013

ДНКОдна із самих чудових особливостей життя полягає в тому, що всі живі істоти характеризуються спільністю будови клітин і діючих у них процесів. Однак вони мають і дуже багато відмінностей. Навіть особини одного виду розрізняються по багатьом властивостям і ознакам: морфологічним, фізіологічним, біохімічним.

Сучасна біологія показала, що у своїй основі схожість і відмінність організмів визначаються в кінцевому рахунку набором білків. Чим ближче організми один до одного в систематичному положенні, тим більш подібні їх білки.

Деякі білки, що виконують однакові функції, можуть мати подібну будову в клітинах не тільки різних видів, але так більш далеких груп організмів. Наприклад, інсулін ( гормон підшлункової залози), що регулює кількість цукру в кров близький за будовою у собаки і людини. Однак більшість білків, виконуючи одну і ту ж функцію, дещо відрізняються будовою у різних представників одного і того ж виду. Прикладом можуть служити білки груп крові у людини. Така різноманітність білків лежить в основі специфічності кожного організму.

Відомо, що в еритроцитах (червоних кров’яних клітинах дисковидной форми) міститься білок гемоглобін, який доставляє кисень до всіх клітин тіла. Це складний білок. Кожна його молекула складається з чотирьох ланцюгів. У людей, страждаючих важкими спадковими захворюваннями — серповидноклітинна анемія, еритроцити схожі не на диски, як зазвичай, а на серпи. Причину зміни форми клітини — у відмінності первинної структури гемоглобіну у хворих і здорових людей. У чому ж це розходження? У двох з чотирьох ланцюгів нормального гемоглобіну на шостому місці стоїть глутамінова кислота. При серповидноклітинної анемії вона замінена на амінокислоту валін. З 574 амінокислот, що входять до складу гемоглобіну, замінені тільки дві (по одній в двох ланцюгах). Але це призводить до істотної зміни третинної і четвертинної структур білка і, як наслідок, до зміни форми і порушення функції еритроцита. Серповидні еритроцити погано справляються зі своїм завданням — перенесенням кисню.

ДНК — матриця для синтезу білків. Яким же чином в еритроцитах здорової людини утворюються мільйони ідентичних молекул гемоглобіну, як правило, без єдиної помилки в розташуванні амінокислот? Чому в еритроцитах хворих серповидно-клітинною анемією всі молекули гемоглобіну мають одну і ту ж помилку в одному і тому ж місці? Для відповіді на ці питання звернемося до прикладу з книгодрукуванням. Книга наприклад виданий тиражем в х примірників. Всі х книг віддруковані з одного шаблону — типографської матриці, тому вони абсолютно однакові. Якби в матрицю вкралася помилка, то вона була б відтворена в усіх примірниках. Роль матриці в клітинах живих організмів виконують молекули ДНК. ДНК кожної клітини несе інформацію не тільки про структурні білки, що визначають форму клітини, а й про всіх інших білках.

Оскільки молекули ДНК є матрицями для синтезу всіх білків, в ДНК поміщена інформація про структуру діяльності клітин, про всіх ознаках клітини і організму в цілому.

Кожен білок представлений однією або кількома полімерними ланцюгами. Ділянка молекули ДНК, службовець матриці для синтезу одного білка, називають геном. Тому інформацію, яка місти ДНК, називають генетичною. Ідея про те, що генетична інформація записана на молекулярному рівні і що синтез білків, йде по матричному принципу, вперше була сформульована ще в 20 — х роках видатним вітчизняним біологом М. К. Кольцовим.

Подвоєння ДНК. Молекули ДНК володіють вражаючим властивістю, не притаманним жодної іншої з відомих молекул, — здатністю до подвоєння. Що являє собою процес подвоєння? Ви пам’ятаєте, що подвійна спіраль ДНК побудована за принципом комплементарності. Цей же принцип лежить в основі подвоєння молекул ДНК. За допомогою спеціальних ферментів водневі зв’язки, що скріплюють нитки ДНК, розриваються, нитки розходяться, і до кожного нуклеотиду кожної з цих ниток послідовно прилаштовуються комплементарні нуклеотиди. Розійденні нитки вихідної (материнської) молекули ДНК є матричними — вони задають порядок розташування нуклеотидів у знову синтезованої ланцюга. У результаті дії складного набору ферментів відбувається з’єднання нуклеотидів один з одним. При цьому утворюються нові нитки ДНК, комплементарні кожної з разошедшихся ланцюгів.

Таким чином, в результаті подвоєння створюються дві подвійні спіралі ДНК («дочірні» молекули), кожна з них має одну, нитку, отриману від «материнської» молекули, і одну нитку, синтезовану знову.

Дочірні молекули ДНК нічим не відрізняються один від одного і від материнської молекули. При розподілі дочірні молекули ДНК розходяться по двох дочірнім клітинам, кожна з яких внаслідок цього буде мати ту ж інформацію, яка містилася в материнській клітині. Так як гени — це ділянки молекул ДНК, то дві клітини, які утворюються при діленні, мають однакові гени.

Кожна клітина багатоклітинного організму виникає з однієї зародкової клітини в результаті багаторазових поділів, тому всі клітини організму мають однаковий набір генів. Випадково виникла помилка в гені зародкової клітини буде відтворена в генах мільйонів її нащадків. Ось чому всі еритроцити хворого серповидноклітинній анемією мають однаково «зіпсований» гемоглобін. Діти, хворі на анемію, отримують «зіпсований» ген від батьків через їх статеві клітини. Інформація, укладена в ДНК клітин (генетична інформація), передається не тільки з клітки в клітку, а й від батьків дітям. Ген є одиницею генетичної, або спадкової, інформації.

Важко, дивлячись на друкарську матрицю, судити про те, хороша чи погана книга буде по ній надрукована. Неможливо судити і про якість генетичної інформації з того, «хороший» чи «поганий» ген отримали нащадки у спадок до тих пір, поки на основі цієї інформації не розвинеться цілісний організм. Висока життєздатність організму — показник повноцінності генетичної інформації.

Ваш відгук