Genética é uma ciência que estuda os padrões de transmissão de características de pais para filhos. Esta disciplina também considera suas propriedades e capacidade de mudança. Ao mesmo tempo, estruturas especiais - genes - atuam como portadoras de informação. Atualmente, a ciência acumulou informações suficientes. Possui várias seções, cada uma com suas próprias tarefas e objetos de pesquisa. A mais importante das seções: genética clássica, molecular, médica e engenharia genética.
Genética clássica
A genética clássica é a ciência da hereditariedade. Esta é a propriedade de todos os organismos de transmitir seus sinais externos e internos aos descendentes durante a reprodução. A genética clássica também lida com o estudo da variação. Expressa-se na instabilidade dos signos. Essas mudanças se acumulam de geração em geração. É somente por meio dessa variabilidade que os organismos podem se adaptar às mudanças em seu ambiente.
A informação hereditária dos organismos está contida nos genes. Atualmente, eles são considerados do ponto de vista da genética molecular. Embora houvesse essesconceitos muito antes desta seção aparecer.
Os termos "mutação", "DNA", "cromossomos", "variabilidade" tornaram-se conhecidos no processo de inúmeros estudos. Agora os resultados de séculos de experimentos parecem óbvios, mas uma vez tudo começou com cruzamentos aleatórios. As pessoas procuravam obter vacas com maior produção de leite, porcos maiores e ovelhas com lã grossa. Esses foram os primeiros experimentos, nem mesmo científicos. No entanto, foram esses pré-requisitos que levaram ao surgimento de uma ciência como a genética clássica. Até o século 20, o cruzamento era o único método de pesquisa conhecido e disponível. São os resultados da genética clássica que se tornaram uma conquista significativa da ciência moderna da biologia.
Genética molecular
Esta é uma seção que estuda todos os padrões que estão sujeitos a processos em nível molecular. A propriedade mais importante de todos os organismos vivos é a hereditariedade, ou seja, eles são capazes de geração em geração de preservar as principais características estruturais de seu corpo, bem como os padrões de processos metabólicos e respostas a diversos fatores ambientais. Isso se deve ao fato de que, no nível molecular, substâncias especiais registram e armazenam todas as informações recebidas e as transmitem às próximas gerações durante o processo de fertilização. A descoberta dessas substâncias e seu posterior estudo tornaram-se possíveis graças ao estudo da estrutura da célula em nível químico. Foi assim que os ácidos nucléicos, a base do material genético, foram descobertos.
Descoberta de "moléculas hereditárias"
A genética moderna sabe quase tudo sobre ácidos nucléicos, mas, é claro, nem sempre foi assim. A primeira sugestão de que os produtos químicos poderiam estar de alguma forma relacionados à hereditariedade foi apresentada apenas no século XIX. Naquela época, o bioquímico F. Miescher e os irmãos biólogos Hertwig estudavam esse problema. Em 1928, o cientista russo N. K. Koltsov, com base nos resultados da pesquisa, sugeriu que todas as propriedades hereditárias dos organismos vivos são codificadas e colocadas em gigantes "moléculas hereditárias". Ao mesmo tempo, afirmou que essas moléculas consistem em elos ordenados, que, na verdade, são genes. Foi definitivamente um avanço. Koltsov também determinou que essas "moléculas hereditárias" são empacotadas nas células em estruturas especiais chamadas cromossomos. Posteriormente, essa hipótese foi confirmada e deu impulso ao desenvolvimento da ciência no século XX.
Desenvolvimento da ciência no século XX
O desenvolvimento da genética e mais pesquisas levaram a uma série de descobertas igualmente importantes. Descobriu-se que cada cromossomo em uma célula contém apenas uma enorme molécula de DNA, consistindo de duas fitas. Seus numerosos segmentos são genes. Sua principal função é codificar informações sobre a estrutura das proteínas enzimáticas de uma maneira especial. Mas a implementação de informações hereditárias em certas características prossegue com a participação de outro tipo de ácido nucleico - RNA. É sintetizado no DNA e faz cópias dos genes. Também transfere informações para os ribossomos, onde ocorresíntese de proteínas enzimáticas. A estrutura do DNA foi elucidada em 1953, e do RNA - entre 1961 e 1964.
Desde aquela época, a genética molecular começou a se desenvolver aos trancos e barrancos. Essas descobertas tornaram-se a base da pesquisa, como resultado da revelação dos padrões de implantação da informação hereditária. Este processo é realizado a nível molecular nas células. Fundamentalmente, novas informações sobre o armazenamento de informações em genes também foram obtidas. Ao longo do tempo, foi estabelecido como os mecanismos de duplicação do DNA ocorrem antes da divisão celular (replicação), os processos de leitura da informação por uma molécula de RNA (transcrição) e a síntese de enzimas proteicas (tradução). Os princípios das mudanças na hereditariedade também foram descobertos e seu papel no ambiente interno e externo das células foi esclarecido.
Decifrando a estrutura do DNA
Os métodos da genética foram intensamente desenvolvidos. A conquista mais importante foi a decodificação do DNA cromossômico. Descobriu-se que existem apenas dois tipos de seções de cadeia. Eles diferem uns dos outros no arranjo de nucleotídeos. No primeiro tipo, cada site é original, ou seja, é inerente à singularidade. O segundo continha um número diferente de sequências que se repetiam regularmente. Eles foram chamados de repetições. Em 1973, foi estabelecido o fato de que zonas únicas são sempre interrompidas por certos genes. Um segmento sempre termina com uma repetição. Essa lacuna codifica certas proteínas enzimáticas, é por elas que o RNA "orienta" ao ler as informações do DNA.
Primeiras descobertas em engenharia genética
O surgimento de novos métodos de genética levou a novas descobertas. Uma propriedade única de toda matéria viva foi revelada. Estamos falando da capacidade de reparar áreas danificadas na cadeia de DNA. Eles podem surgir como resultado de várias influências negativas. A capacidade de auto-reparação tem sido chamada de "o processo de reparo genético". Atualmente, muitos cientistas eminentes estão expressando esperanças, suficientemente apoiadas por fatos, de que será possível "arrebatar" certos genes da célula. O que pode dar? Em primeiro lugar, a capacidade de eliminar defeitos genéticos. A engenharia genética é o estudo de tais problemas.
Processo de replicação
A genética molecular estuda os processos de transmissão da informação hereditária durante a reprodução. A preservação da invariância do registro codificado nos genes é assegurada por sua reprodução exata durante a divisão celular. Todo o mecanismo deste processo foi estudado em detalhes. Descobriu-se que imediatamente antes da divisão celular ocorre a replicação. Este é o processo de duplicação do DNA. É acompanhado por uma cópia absolutamente exata das moléculas originais de acordo com a regra da complementaridade. Sabe-se que existem apenas quatro tipos de nucleotídeos na fita de DNA. Estes são guanina, adenina, citosina e timina. De acordo com a regra da complementaridade, descoberta pelos cientistas F. Crick e D. Watson em 1953, na estrutura da fita dupla do DNA, a timina corresponde à adenina e o guanil corresponde ao nucleotídeo citidil. Durante o processo de replicação, cada fita de DNA é copiada exatamente por substituição do nucleotídeo desejado.
Genética –a ciência é relativamente jovem. O processo de replicação só foi estudado na década de 1950. Ao mesmo tempo, a enzima DNA polimerase foi descoberta. Na década de 1970, após muitos anos de pesquisa, descobriu-se que a replicação é um processo de vários estágios. Vários tipos diferentes de DNA polimerases estão diretamente envolvidos na síntese de moléculas de DNA.
Genética e saúde
Todas as informações relacionadas à reprodução pontual de informações hereditárias durante os processos de replicação do DNA são amplamente utilizadas na prática médica moderna. Padrões minuciosamente estudados são característicos tanto de organismos saudáveis quanto em casos de alterações patológicas neles. Por exemplo, foi comprovado e confirmado por experimentos que a cura de algumas doenças pode ser alcançada com influência externa nos processos de replicação do material genético e divisão de células somáticas. Especialmente se a patologia do funcionamento do corpo estiver associada a processos metabólicos. Por exemplo, doenças como o raquitismo e o metabolismo prejudicado do fósforo são causados diretamente pela inibição da replicação do DNA. Como você pode mudar esse estado do lado de fora? Já sintetizadas e testadas drogas que estimulam os processos oprimidos. Eles ativam a replicação do DNA. Isso contribui para a normalização e restauração das condições patológicas associadas à doença. Mas a pesquisa genética não fica parada. A cada ano, mais e mais dados são recebidos que ajudam não apenas a curar, mas a prevenir uma possível doença.
Genética e drogas
A genética molecular lida com muitos problemas de saúde. A biologia de alguns vírus e microrganismos é tal que sua atividade no corpo humano às vezes leva a uma falha na replicação do DNA. Também já foi estabelecido que a causa de algumas doenças não é a inibição desse processo, mas sua atividade excessiva. Em primeiro lugar, estas são infecções virais e bacterianas. Eles são devidos ao fato de que os micróbios patogênicos começam a se multiplicar rapidamente nas células e tecidos afetados. Esta patologia também inclui doenças oncológicas.
Atualmente, existem várias drogas que podem suprimir a replicação do DNA na célula. A maioria deles foi sintetizada por cientistas soviéticos. Esses medicamentos são amplamente utilizados na prática médica. Estes incluem, por exemplo, um grupo de medicamentos antituberculose. Existem também antibióticos que inibem os processos de replicação e divisão de células patológicas e microbianas. Eles ajudam o corpo a lidar rapidamente com agentes estranhos, impedindo-os de se multiplicar. Esses medicamentos fornecem excelente tratamento para infecções agudas mais graves. E esses fundos são especialmente amplamente utilizados no tratamento de tumores e neoplasias. Esta é uma direção prioritária escolhida pelo Instituto de Genética da Rússia. Todos os anos surgem novos medicamentos melhorados que impedem o desenvolvimento da oncologia. Isso dá esperança a dezenas de milhares de pessoas doentes em todo o mundo.
Processos de transcrição e tradução
Depois do experimentotestes de laboratório sobre genética e resultados sobre o papel do DNA e dos genes como moldes para a síntese de proteínas, durante algum tempo os cientistas expressaram a opinião de que os aminoácidos são montados em moléculas mais complexas ali mesmo no núcleo. Mas depois de receber novos dados, ficou claro que esse não era o caso. Os aminoácidos não são construídos em seções de genes no DNA. Verificou-se que este processo complexo prossegue em várias etapas. Primeiro, são feitas cópias exatas dos genes - RNA mensageiro. Essas moléculas deixam o núcleo da célula e se movem para estruturas especiais - ribossomos. É nessas organelas que ocorre a montagem de aminoácidos e a síntese de proteínas. O processo de fazer cópias de DNA é chamado de transcrição. E a síntese de proteínas sob o controle do RNA mensageiro é a “tradução”. O estudo dos mecanismos exatos desses processos e os princípios de influência sobre eles são os principais problemas modernos na genética das estruturas moleculares.
A importância dos mecanismos de transcrição e tradução na medicina
Nos últimos anos, tornou-se evidente que a consideração escrupulosa de todos os estágios de transcrição e tradução é de grande importância para os cuidados de saúde modernos. O Instituto de Genética da Academia Russa de Ciências há muito confirma o fato de que, com o desenvolvimento de quase todas as doenças, há uma síntese intensiva de proteínas tóxicas e simplesmente prejudiciais para o corpo humano. Este processo pode prosseguir sob o controle de genes que normalmente estão inativos. Ou é uma síntese introduzida, pela qual são responsáveis bactérias e vírus patogênicos que penetraram nas células e tecidos humanos. Além disso, a formação de proteínas nocivas podeestimular ativamente o desenvolvimento de neoplasias oncológicas. É por isso que um estudo aprofundado de todas as etapas da transcrição e tradução é extremamente importante atualmente. Dessa forma, você pode identificar maneiras de combater não apenas infecções perigosas, mas também o câncer.
A genética moderna é uma busca contínua pelos mecanismos de desenvolvimento de doenças e medicamentos para seu tratamento. Agora já é possível inibir os processos de tradução nos órgãos afetados ou no corpo como um todo, suprimindo assim a inflamação. Em princípio, é justamente sobre isso que se constrói a ação dos antibióticos mais conhecidos, por exemplo, a tetraciclina ou a estreptomicina. Todas essas drogas inibem seletivamente os processos de tradução nas células.
A importância da pesquisa em processos de recombinação genética
Muito importante para a medicina também é o estudo detalhado dos processos de recombinação genética, responsável pela transferência e troca de partes de cromossomos e genes individuais. Este é um fator importante no desenvolvimento de doenças infecciosas. A recombinação genética está subjacente à penetração nas células humanas e à introdução de material estranho, mais frequentemente viral, no DNA. Como resultado, há uma síntese nos ribossomos de proteínas que não são “nativas” do corpo, mas patogênicas para ele. De acordo com este princípio, a reprodução de colônias inteiras de vírus ocorre nas células. Os métodos da genética humana visam desenvolver meios para combater doenças infecciosas e prevenir a montagem de vírus patogênicos. Além disso, o acúmulo de informações sobre recombinação genética possibilitou entender o princípio da troca gênicaentre os organismos, levando ao surgimento de plantas e animais geneticamente modificados.
A importância da genética molecular para a biologia e a medicina
Ao longo do último século, as descobertas, primeiro na genética clássica e depois na genética molecular, tiveram um impacto enorme e até decisivo no progresso de todas as ciências biológicas. A medicina avançou muito. Os avanços na pesquisa genética tornaram possível compreender os processos outrora incompreensíveis de herança de traços genéticos e o desenvolvimento de características humanas individuais. Também é notável a rapidez com que essa ciência passou de puramente teórica para prática. Tornou-se essencial para a medicina moderna. Um estudo detalhado das regularidades genéticas moleculares serviu de base para a compreensão dos processos que ocorrem no corpo de uma pessoa doente e saudável. Foi a genética que deu impulso ao desenvolvimento de ciências como virologia, microbiologia, endocrinologia, farmacologia e imunologia.
