Molekula ljudske DNA. Kako gena koji je RNK, nukleotidi, sinteza proteina

Svi znamo da je ljudski oblik, neke navike, pa čak i bolesti nasljeđuju. Sve ove informacije o živima kodiran u genima. Pa kako ti zloglasni geni izgledaju, kako oni rade i gdje su?

Tako, nosač svih gena bilo osobe ili životinje je DNA. Ovaj spoj je otkriven 1869. Johann Friedrich Misherom.Himicheski DNK - deoksiribonukleinska kiselina. Što to znači? Kako je to kiselina nosi genetski kod svih živih bića na našoj planeti?

Za početak, moramo uzeti u obzir da, u kojem se nalazi DNA. Ljudske stanice imaju različite organele, koje obavljaju različite funkcije. DNA se nalazi u jezgri. Temeljni - mali organele, koji je okružen posebnom membranom, te u kojoj je sve genetski materijal pohranjen - DNK.

Koja je struktura molekule DNA?

Prije svega, razmislite što je DNA. DNA - vrlo dugo molekula koja se sastoji od strukturnih elemenata - nukleotida. Postoje 4 vrste nukleotida - su adenin (A), timina (T), gvanin (G) i citozina (C). Lanac nukleotidi izgleda shematski kako slijedi: GGAATTSTAAG. Ovdje se sekvenca nukleotida i imaju lanac DNK.

Po prvi put struktura DNA je dešifrirao 1953. James Watson i Francis Crick.

U jednoj molekuli DNA postoje dva lanca nukleotida koji se spiralno upredeni jedan oko drugoga. Kako ovi nukleotida lanci se drže zajedno i upletena u spiralu? Ovaj fenomen je zbog imovine komplementarnosti. Komplementarnost znači nasuprot drugog u dva lanca mogu biti određene samo nukleotida (komplementarne). Dakle, pred adenin uvijek vrijedi timina i gvanin uvijek samo ispred citozina. Tako, gvanin komplementarna citozina i adenina - s timinom.Takie parova baza okrenut suprotno međusobno različita lanca također nazivaju komplementarno.

Može se shematski prikazati kako slijedi:

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

Te komplementarnih parova A - C i D - D tvore kemijsku vezu između nukleotida parova, pri čemu T i U svyazmezhdu jači od između A i T. The veze formirane isključivo između komplementarnih baza, tj bez tvorbe veze između komplementarnih G i A - je nemoguće.

„Pakiranje” DNA lanac DNA postaje kromosom?

Zašto su ti nukleotida DNA sekvence također se savijaju oko drugog? Zašto to učiniti? Činjenica da je broj nukleotida je ogromna i da treba puno prostora za smještaj takve dug lanac. Iz tog razloga, tu je spirala i namatanje dva lanca DNA s druge. Ovaj fenomen se zove spirala. Kao rezultat helix DNA lanaca se skratiti za 5-6 puta.

Neki od DNA molekule aktivno koristi od strane tijela, dok drugi rijetko koriste. To se rijetko koristi osim spirale DNK molekule podvrgnut još više kompaktan „paket”. Ovaj kompaktni paket se zove supercoiling i skraćuje DNK niti 25-30 puta!

Koliko je pakiranje DNA spirale?

Za supercoiling koristi histonskih proteina, koji imaju oblik i strukturu bara ili svitka navoja. Na tim „spirala” - histonski proteini rana spiralni lanac DNK. Dakle, dugo nit postaje vrlo gusto i zauzima vrlo malo prostora.

Po potrebi, koristiti određeni molekula DNA je proces „odmotavanje”, tj „DNA lanca odmata” s „svitka” - histonskog proteina (ako je o je rana) i odmata sa spirale u dva paralelna kruga. A kad DNA molekule u povucite države, onda se može smatrati potrebnim genetskih informacija. I čitanje genetskih informacija javlja samo s nezakrivljenih niti DNA!

Supercoiled set kromosoma naziva se heterokromatin, a kromosomi koji su dostupni za čitanje - euchromatin.

Koji su geni, što je njihov odnos prema DNK?

Sada pogledajmo što se geni. Poznato je da postoje geni koji određuju krvnu grupu, boju očiju, kose, kože i mnoge druge osobine tijela. Gen - dobro definirani segment DNK koji se sastoji od broja nukleotida koji se nalazi u strogo definiran kombinacije. Položaj u vrlo specifičnom području DNK znači da je specifični gen dodijelili svoje mjesto, i to mjesto se ne može mijenjati. To je prikladno napraviti takvu usporedbu: osoba koja živi u određenoj ulici, u kući i stanu, a neovlaštene osobe ne može premjestiti na drugu kuću ili stan na drugu ulicu. Određeni broj nukleotida gena znači da svaki gen ima određeni broj nukleotida i može biti više ili manje. Na primjer, gen koji kodira na inzulin koji se sastoji od 60 parova nukleotidov- genom koji kodira produkciju hormona oksitocina - od 370 bp.

Strogi nukleotidni slijed je jedinstven za svakog gena i strogo definirani. Na primjer, slijed AATTAATA - fragment gena koji kodira za proizvodnju inzulina. Kako bi se inzulin koristi je sekvenca, na primjer, adrenalin, koristi različitu kombinaciju nukleotida. Važno je shvatiti da je samo specifična kombinacija nukleotida kodira određeni „proizvod” (adrenalin, inzulin i slično). Takva je jedinstvena kombinacija određenog broja nukleotida, koji stoji na „pravo mjesto” - to je gen.

       Osim gena smještenih u DNA lanac, takozvani „ne-kodirajuće sekvence." Takve ne-kodirajuće nukleotidne sekvencije regulira gene koji pomažu heliks kromosoma označavanje početna točka i kraj gena. Međutim, do danas, uloga većine ne-kodiranje sekvenci ostaje nejasno.

Što je kromosom? spolni kromosomi

Skup pojedinih gena zove se genom. Naravno, cijeli genom se ne može staviti u istu DNK. Gen je podijeljena u 46 parove molekula DNA. Jedan par kromosoma naziva DNK molekula. Dakle, to je ta kromosomi osoba ima 46 komada. Svaki kromosom nosi dobro definiran set gena, na primjer, 18 kromosoma utvrđeni su geni koji kodiraju boja t.d.Hromosomy očiju i međusobno se razlikuju u duljini i obliku. Najčešći oblici u obliku X ili Y, ali postoje i drugi. Osoba ima dva kromosome istog oblika, koji se nazivaju paru (para). Zbog takvih razlika u svim para kromosoma su brojevima - ima 23 pari njih. To znači da postoji par kromosoma №1, parna №2, №3, itd Svaki gen je odgovoran za određeni značajka je u istom kromosomu. U suvremenim smjernicama za specijalista može ukazivati ​​na lokalizaciju gena, na primjer, kako slijedi: 22 kromosoma dugu ruku.

Koje su razlike kromosoma?

Kako bi inače razlikuju kromosomi? Što se podrazumijeva pod dugom rukom? Uzmi kromosoma X. raskrižju oblik molekule DNA mogu se pojaviti isključivo u sredini (X), a mogu se pojaviti ne centralno. Kada su takve molekule DNA prijelaz nije središnje, s obzirom na točku prijelaza preko jednog kraja duljine, a drugi, odnosno, za kratko. Takve duge krajeve nazivaju dugu kraku kromosoma i kratki - odnosno - kratki ruku. Na Y kromosomi oblika veliki dio zauzima duge ruke i kratke su vrlo male (u shematskim prikazom, oni nisu ni navedeno).

Veličina varira od kromosoma: kromosomi su najveće pare №1 i №3, najmanji kromosom par broj 17, №19.

Osim oblika i veličina kromosoma razlikuju u funkcijama koje obavljaju. Od 23 parova, 22 parova su somatski i jedan par - seks. Što to znači? Somatski kromosomi određuju sve vanjske znakove pojedinca, posebno njegove ponašanja, psiho-nasljedna, odnosno sve značajke i karakteristike svakog pojedinca. Par spolnih kromosoma određuje spol osobe: muškarca ili ženu. Postoje dvije vrste spolnih kromosoma čovjeka - je X (X) i Y (y). Ako su u kombinaciji kao XX (XX) - je žena, a ako XY (x - y) - čovjek ispred nas.

Nasljedne bolesti i kromosomskih oštećenja

Međutim, slučaj „neuspjeh” genoma, a onda su ljudi identificirali genetske bolesti. Na primjer, kada se 21 par kromosoma umjesto dva postoje tri kromosoma, osoba je rođena s Downovim sindromom.

Postoji mnogo više mali „havarija” od genetskog materijala koji ne dovode do pojave bolesti, već naprotiv, dati dobre osobine. Sve o „neuspjeh” genetskog materijala nazivaju mutacije. Mutacije koje dovode do bolesti ili pogoršanja svojstava organizma, smatra negativnim, i mutacije, što dovodi do stvaranja novih korisnih svojstava, smatra se pozitivnim.

Međutim, s obzirom na većinu bolesti koje danas ljudi pate, a ne naslijedio bolesti, ali samo predispozicija. Na primjer, otac djeteta šećer apsorbira polako. To ne znači da će dijete roditi s dijabetesom, ali dijete će imati predispoziciju. To znači, ako dijete neće zloupotrijebiti slatkiše i brašna, onda će oboljeti od dijabetesa.

Do danas, razvili takozvani predikativan medicina. Kao dio medicinske prakse osobi identificiran predispozicija (na temelju identifikacije relevantnih gena), a zatim daje preporuke - što dijeta slijediti, kako izmjenjuju rad i počinak, a ne da se razbolio.

Kako čitati podatke kodirane u DNK?

A kako možete pročitati informacije sadržane u DNK? Ona koristi svoje tijelo? Sama DNK je vrsta matrice, ali nije jednostavan i kodirani. Da biste pročitali informacije od DNK predloška, ​​prvi put se prenosi na poseban nosač - RNA. RNA - ribonukleinske kiseline kemijski. On se razlikuje od DNA u smislu da mogu proći kroz membranu u jezgri stanica i DNA je bez takve sposobnosti (može biti samo u jezgri). Kodirana informacija se koristi u same stanice. Tako, RNA - transportni kodirane podatke iz jezgre u stanicu.

Kako je sinteza RNA sintetizira pomoću RNA protein?

Lanac DNA s kojima želite „čitati” informacije, odviti, oni uklopiti poseban enzim - „graditelj” i sintetizira paralelni pramen DNA komplementaran RNA lanac. Molekula RNA također se sastoji od četiri vrste nukleotida - adenina (A), uracil (U), gvanin (G) i citozina (C). Ovdje su sljedeći parovi komplementarni: adenin - uracil, gvanin - citozin. Kao što se može vidjeti, za razliku od DNA, RNA umjesto timina uracil. To je, enzim „graditelj” funkcionira na sljedeći način: ako on vidi i na DNK, RNA nit se montira na Y, ako je R - onda dodaje C, itd Prema tome, kako se oblikuje svaki aktivni gen pod transkripcijskom kalup - kopija RNA je sposobna da prolazi kroz membrane jezgre.

Kako se sinteza proteina kojeg kodira određeni gen?

Nakon izlaska iz jezgre, RNK ulazi u citoplazmu. Već u citoplazmi RNA može biti ugrađen u specifičnim enzimskih sustava matriksa (ribosoma) koji se mogu sintetizirati, vođena informacije odgovarajuće RNA aminokiselinsku sekvencu proteina. Poznato je da se molekule proteina sastavljen je od amino kiselina. Kao ribosoma je moguće saznati kakav je amino kiselina moraju se dodati na rastući proteinskog lanca? To je učinjeno na temelju tripleta koda. Triplet kod znači da slijed tri nukleotida u RNA lanac (trojka, na primjer, GSU) kodira jedna amino kiselina (u ovom slučaju glicin). Svaka aminokiselina kodira određeni tripleta. I tako, ribosom „čita” trojka, određuje koji mora biti dodan aminokiselina sljedeće barem čitanje informacija u RNK. Kada nastaje lanac amino kiseline, što je potrebno određeno prostorni oblik postaje protein sposoban zanimljive enzima koji mu je dodan, građevinarstvo, hormonska i druge funkcije.

Proteini za svaki živi organizam je produkt gena. Taj protein određuje sve razna svojstva, kvalitetu i vanjske manifestacije gena.

Autor: AK Nasedkina