As leis da hereditariedade atraíram a atenção humana desde o momento em que ficou claro pela primeira vez que a genética é algo mais material do que alguns poderes superiores. O homem moderno sabe que os organismos têm a capacidade de se reproduzir de forma semelhante a si mesmos, enquanto a prole recebe características específicas e características inerentes a seus pais. A reprodução é realizada devido à capacidade de transferir informações genéticas entre gerações.
Teoria: Você nunca pode ter demais
As leis da hereditariedade começaram a ser investigadas ativamente apenas recentemente. Um avanço impressionante nessa questão foi dado no século passado, quando Sutton e Boveri trouxeram uma nova hipótese ao público. Foi então que eles sugeriram que os cromossomos provavelmente carregam dados genéticos. Um pouco mais tarde, a tecnologia permitiu o estudo químico da composição cromossômica. Ele reveloua presença de compostos nucleicos específicos de proteínas. As proteínas revelaram-se inerentes a uma enorme variedade de estruturas e às especificidades da composição química. Por muito tempo, os cientistas acreditaram que as proteínas eram o principal aspecto que assegurava a transferência de dados genéticos entre gerações.
Décadas de pesquisa sobre este assunto forneceram novos insights sobre a importância do DNA celular. Como os cientistas revelaram, apenas essas moléculas são um portador material de informações úteis. As moléculas são um elemento do cromossomo. Hoje, quase todos os nossos compatriotas que receberam uma educação geral, assim como os residentes de muitos outros países, estão bem cientes de quão importantes são as moléculas de DNA para uma pessoa, o desenvolvimento normal do corpo humano. Muitos imaginam o significado dessas moléculas em termos de hereditariedade.
Genética como ciência
A genética molecular, que trata do estudo do DNA celular, tem um nome alternativo - bioquímico. Esta área da ciência foi formada na intersecção da bioquímica e da genética. A direção científica combinada é uma área produtiva da pesquisa humana, que forneceu à comunidade científica uma grande quantidade de informações úteis que não estão disponíveis para pessoas envolvidas apenas em bioquímica ou genética. Experimentos realizados por profissionais dessa área envolvem o trabalho com inúmeras formas de vida e organismos de vários tipos e categorias. Os resultados mais significativos obtidos pela comunidade científica são fruto do estudo dos genes humanos, bem como de diversosmicroorganismos. Dentre estes últimos, dentre os mais importantes estão Eisheria coli, fagos lambda desses micróbios, fungos neurospore crassa e Saccharomyces cerevisia.
Bases genéticas
Por muito tempo, os cientistas não têm dúvidas sobre a importância do cromossomo na transferência de informações hereditárias entre gerações. Como os testes especializados mostraram, os cromossomos são formados por ácidos, proteínas. Se você realizar um experimento de coloração, a proteína será liberada da molécula, mas o NA permanecerá no lugar. Os cientistas têm uma quantidade maior de evidências que nos permitem falar sobre o acúmulo de informação genética em NK. É através deles que os dados são transmitidos entre as gerações. Organismos formados por células, vírus que possuem DNA, recebem informações da geração anterior por meio do DNA. Alguns vírus contêm RNA. É este ácido que é responsável pela transmissão da informação. RNA, DNA são NK, que são caracterizados por certas semelhanças estruturais, mas também existem diferenças.
Estudando o papel do DNA na hereditariedade, os cientistas descobriram que as moléculas desse ácido contêm quatro tipos de compostos de nitrogênio e desoxirribose. Devido a esses elementos, a informação genética é transmitida. A molécula contém substâncias purinas adenina, guanina, combinações de pirimidina timina, citosina. A espinha dorsal molecular química são resíduos de açúcar alternando com resíduos de ácido fosfórico. Cada resíduo tem uma ligação com a fórmula do carbono por meio de açúcares. As bases nitrogenadas são fixadas nas laterais aos resíduos de açúcar.
Nomes e datas
Cientistas,investigando os fundamentos bioquímicos e moleculares da hereditariedade, eles foram capazes de identificar as características estruturais do DNA apenas no 53º. A autoria da informação científica é atribuída a Crick, Watson. Eles provaram que qualquer DNA leva em conta as qualidades biológicas específicas da hereditariedade. Ao construir um modelo, você precisa se lembrar da duplicação de partes e da capacidade de acumular, transmitir informações hereditárias. Potencialmente, a molécula é capaz de sofrer mutação. Os componentes químicos, sua combinação, aliados às abordagens dos estudos de difração de raios X, permitiram determinar a estrutura molecular do DNA como uma dupla hélice. É formado por metades de espirais do tipo antiparalelo. As cadeias de açúcar-fosfato são reforçadas com ligações de hidrogênio.
No estudo das bases moleculares da hereditariedade e variabilidade, os trabalhos de Chargaff são de particular importância. O cientista se dedicou ao estudo dos nucleotídeos presentes na estrutura do ácido nucleico. Como foi possível revelar, cada um desses elementos é formado por bases nitrogenadas, resíduos de fósforo, açúcar. A correspondência do conteúdo molar de timina, adenina foi revelada, a semelhança deste parâmetro para citosina e guanina foi estabelecida. Assumiu-se que todo resíduo de timina tem uma adenina pareada, e para a guanina existe uma citosina.
Igual mas tão diferente
Estudando os ácidos nucleicos como base da hereditariedade, os cientistas determinaram que o DNA pertence à categoria de polinucleotídeos formados por numerosos nucleotídeos. As sequências mais imprevisíveis de elementos em uma cadeia são possíveis. Teoricamente, a diversidade serial não temrestrições. O DNA tem qualidades específicas associadas às sequências pareadas de seus componentes, mas o pareamento de bases ocorre de acordo com leis biológicas e químicas. Isso permite predefinir sequências de diferentes cadeias. Essa qualidade é chamada de complementaridade. Isso explica a capacidade de uma molécula reproduzir perfeitamente sua própria estrutura.
Ao estudar a hereditariedade e a variabilidade através do DNA, os cientistas descobriram que as fitas que formam o DNA são os moldes para a formação de blocos complementares. Para que uma reação ocorra, a molécula se desenrola. O processo é acompanhado pela destruição das ligações de hidrogênio. As bases interagem com componentes complementares, o que leva à geração de ligações específicas. Após a fixação dos nucleotídeos, ocorre a reticulação da molécula, levando ao aparecimento de uma nova formação de polinucleotídeos, cuja sequência de partes é predeterminada pelo material de partida. É assim que duas moléculas idênticas aparecem, saturadas com informações idênticas.
Réplica: garantia de permanência e mudança
Descrito acima dá uma ideia da implementação da hereditariedade e variabilidade através do DNA. O mecanismo de replicação explica por que o DNA está presente em todas as células orgânicas, enquanto o cromossomo é um organoide único que se reproduz quantitativa e qualitativamente com precisão excepcional. Este método de distribuição real não era viável até que o fato da estrutura complementar em dupla hélice da molécula fosse estabelecido. Crick, Watson, tendo assumido anteriormente qual era a estrutura molecular, acabou por estar completamente certo, embora com o tempo os cientistas começaram a duvidar da exatidão de sua visão do processo de replicação. A princípio, acreditava-se que as espirais de uma cadeia apareciam simultaneamente. Sabe-se que as enzimas que catalisam a síntese molecular em laboratório funcionam apenas em uma direção, ou seja, primeiro aparece uma cadeia, depois a segunda.
Métodos modernos de estudo da hereditariedade humana tornaram possível simular a geração descontínua de DNA. O modelo apareceu na 68ª. A base de sua proposta foi o trabalho experimental com Eisheria coli. A autoria do trabalho científico é atribuída a Orzaki. Especialistas modernos têm dados precisos sobre as nuances da síntese em relação a eucariotos, procariontes. A partir da forquilha molecular genética, o desenvolvimento ocorre gerando fragmentos mantidos juntos pela DNA ligase.
Os processos de síntese são considerados contínuos. A reação replicativa envolve inúmeras proteínas. O desenrolamento da molécula ocorre devido à enzima, a preservação desse estado é garantida pela proteína desestabilizadora, e a síntese prossegue pela polimerase.
Novos dados, novas teorias
Usando métodos modernos de estudo da hereditariedade humana, os especialistas identificaram de onde vêm os erros de replicação. A explicação tornou-se possível quando informações precisas sobre os mecanismos de cópia de moléculas e as características específicas da estrutura molecular se tornaram disponíveis. O esquema de replicação assumedivergência de moléculas-mãe, com cada metade atuando como uma matriz para uma nova cadeia. A síntese é realizada devido a ligações de hidrogênio de bases, bem como elementos mononucleotídeos do estoque de processos metabólicos. Para gerar ligações de tiamina, adenina ou citosina, guanina, é necessária a transição de substâncias para a forma tautomérica. No ambiente aquático, cada um desses compostos está presente em diversas formas; são todos tautoméricos.
Existem opções mais prováveis e menos comuns. Uma característica distintiva é a posição do átomo de hidrogênio na estrutura molecular. Se a reação ocorre com uma variante rara da forma tautomérica, resulta na formação de ligações com a base errada. A fita de DNA recebe um nucleotídeo incorreto, a sequência de elementos muda de forma estável, ocorre uma mutação. O mecanismo mutacional foi explicado pela primeira vez por Crick, Watson. Suas conclusões formam a base da ideia moderna do processo de mutação.
Recursos de RNA
Estudando a base molecular da hereditariedade, os cientistas não poderiam ignorar nada menos importante que o ácido nucléico do DNA - RNA. Pertence ao grupo dos polinucleotídeos e apresenta semelhanças estruturais com os descritos anteriormente. A principal diferença é o uso de ribose como os resíduos que atuam como a base da espinha dorsal do carbono. No DNA, lembramos, esse papel é desempenhado pela desoxirribose. A segunda diferença é que a timina é substituída por uracila. Esta substância também pertence à classe das pirimidinas.
Estudando o papel genético do DNA e do RNA, os cientistas primeiro determinaram odiferenças insignificantes nas estruturas químicas dos elementos, mas um estudo mais aprofundado do tópico mostrou que eles desempenham um papel colossal. Essas diferenças corrigem o significado biológico de cada uma das moléculas, de modo que os polinucleotídeos mencionados não substituem uns aos outros para os organismos vivos.
Principalmente o RNA é formado por uma fita, difere um do outro em tamanho, mas a maioria deles são menores que o DNA. Os vírus que contêm RNA têm em sua estrutura moléculas criadas por duas fitas - sua estrutura é a mais próxima possível do DNA. No RNA, os dados genéticos são acumulados e transmitidos entre gerações. Outros RNAs são divididos em tipos funcionais. Eles são gerados em moldes de DNA. O processo é catalisado por RNA polimerases.
Informação e hereditariedade
A ciência moderna, estudando os fundamentos moleculares e citológicos da hereditariedade, identificou os ácidos nucléicos como o principal objeto de acumulação de informação genética - isso se aplica igualmente a todos os organismos vivos. Na maioria das formas de vida, o DNA desempenha um papel fundamental. Os dados acumulados pela molécula são estabilizados por sequências de nucleotídeos que são reproduzidas durante a divisão celular de acordo com um mecanismo in alterado. A síntese molecular prossegue com a participação de componentes enzimáticos, enquanto a matriz é sempre a cadeia nucleotídica anterior, que é transmitida materialmente entre as células.
Às vezes os alunos no âmbito da biologia e microbiologia recebem a solução de problemas em genética para uma demonstração visual de dependências. As bases moleculares da hereditariedade em tais problemas são consideradas relativas ao DNA,assim como o RNA. Deve-se lembrar que, no caso de uma molécula cuja genética é registrada pelo RNA de uma hélice, os processos reprodutivos prosseguem de acordo com um método semelhante ao descrito anteriormente. O modelo é RNA em uma forma que pode ser replicada. Isso aparece na estrutura celular devido à invasão infecciosa. A compreensão desse processo permitiu aos cientistas refinar o fenômeno do gene e ampliar a base de conhecimento sobre ele. A ciência clássica entende o gene como uma unidade de informação transmitida entre gerações e revelada em trabalhos experimentais. O gene é capaz de mutações, combinado com outras unidades do mesmo nível. O fenótipo que um organismo possui é explicado precisamente pelo gene - esta é sua função principal.
Na ciência, o gene como base funcional da hereditariedade foi inicialmente considerado também como unidade responsável pela recombinação, mutação. Atualmente, sabe-se com segurança que essas duas qualidades são de responsabilidade do par de nucleotídeos incluído no DNA. Mas a função é fornecida por uma sequência de nucleotídeos de centenas e até milhares de unidades que determinam as cadeias de proteínas de aminoácidos.
Proteínas e seu papel genético
Na ciência moderna, estudando a classificação dos genes, as bases moleculares da hereditariedade são consideradas do ponto de vista do significado das estruturas das proteínas. Toda a matéria viva é parcialmente formada por proteínas. Eles são considerados um dos componentes mais significativos. A proteína é uma sequência única de aminoácidos que se transforma localmente quandopresença de fatores. Muitas vezes existem duas dúzias de tipos de aminoácidos, outros são gerados sob a influência de enzimas dos vinte principais.
A diversidade das qualidades das proteínas depende da estrutura molecular primária, a sequência polipeptídica de aminoácidos que forma a proteína. Os experimentos realizados mostraram claramente que o aminoácido tem uma localização estritamente definida na cadeia de nucleotídeos do DNA. Os cientistas chamaram isso de paralelos de elementos proteicos e ácidos nucleicos. O fenômeno é chamado de colinearidade.
características de DNA
Bioquímica e genética, que estudam as bases moleculares da hereditariedade, são ciências nas quais se dá atenção especial ao DNA. Esta molécula é classificada como um polímero linear. Estudos mostraram que a única transformação disponível para a estrutura é a sequência de nucleotídeos. É responsável por codificar a sequência de aminoácidos na proteína.
Em eucariotos, o DNA está localizado no núcleo da célula e a geração de proteínas ocorre no citoplasma. O DNA não desempenha o papel de molde para o processo de geração de proteínas, o que significa que é necessário um elemento intermediário que seja responsável pelo transporte da informação genética. Estudos mostraram que o papel é atribuído ao modelo de RNA.
Como mostra o trabalho científico dedicado às bases moleculares da hereditariedade, a informação é transferida do DNA para o RNA. O RNA pode transportar dados para proteínas e DNA. A proteína recebe dados do RNA e os envia para a mesma estrutura. Não há ligações diretas entre DNA e proteínas.
Genéticainfo: isso é interessante
Como os trabalhos científicos dedicados às bases moleculares da hereditariedade têm mostrado, os dados genéticos são informações inertes que são realizadas apenas na presença de uma fonte externa de energia e material de construção. O DNA é uma molécula que não possui tais recursos. A célula recebe o que precisa do lado de fora através de proteínas, então as reações de transformação começam. Existem três caminhos de informação que fornecem suporte à vida. Eles estão conectados entre si, mas independentes. Os dados genéticos são transmitidos hereditariamente pela replicação do DNA. Os dados são codificados pelo genoma - esse fluxo é considerado o segundo. O terceiro e último são compostos nutricionais que penetram constantemente na estrutura celular a partir do exterior, fornecendo-lhe energia e ingredientes de construção.
Quanto mais altamente estruturado o organismo, mais numerosos são os elementos do genoma. Um conjunto diversificado de genes implementa as informações criptografadas nele por meio de mecanismos coordenados. A célula rica em dados determina como implementar blocos de informações individuais. Devido a esta qualidade, a capacidade de adaptação às condições externas aumenta. A diversa informação genética contida no DNA é a base da síntese de proteínas. O controle genético da síntese é uma teoria formulada por Monod e Jacob em 1961. Ao mesmo tempo, surgiu o modelo operon.
