Cząsteczka DNA człowieka. Jak geny jest RNA, nukleotydów, synteza białka

Wszyscy wiemy, że ludzka forma, niektóre zwyczaje, a nawet choroby są dziedziczone. Wszystkie te informacje o żywych jest zakodowany w genach. Więc w jaki sposób geny te notorycznie wyglądać, jak one działają i gdzie one są?

Tak więc, nośnik wszystkich genów osoby lub zwierzęcia stanowi DNA. Związek ten został odkryty w 1869 roku przez Johann Friedrich Misherom.Himicheski DNA - kwas dezoksyrybonukleinowy jest. Co to oznacza? Jak to jest kwas nosi kod genetyczny wszystkich żywych istot na naszej planecie?

Po pierwsze, uważamy, że tam, gdzie znajduje się DNA. Komórki ludzkie różnych organelli, które pełnią różne funkcje. DNA znajduje się w jądrze komórkowym. Rdzeń - mała organelli, który jest otoczony przez specjalną membranę, i w którym cały materiał genetyczny jest przechowywany - DNA.

Jaka jest struktura cząsteczki DNA?

Przede wszystkim należy wziąć pod uwagę to, co jest DNA. DNA - bardzo długie cząsteczki składające się z elementów strukturalnych - nukleotydów. 4 sposoby nukleotydów - są adenina (A), tymina (T), guanina (G) i cytozyny (C). nukleotydy łańcuchowe schematycznie wygląda następująco: GGAATTSTAAG. Tutaj jest sekwencją nukleotydów i mieć łańcuch DNA.

Po raz pierwszy struktura DNA odczytano w 1953 roku przez Jamesa Watsona i Francis Crick.

W jednej cząsteczki DNA są to dwa łańcuchy z nukleotydów, które są spiralnie skręcone wokół siebie. Jak te łańcuchy nukleotydowe są utrzymywane razem i skręcony w spiralę? Zjawisko to wynika z własności komplementarności. Komplementarność oznacza naprzeciwko siebie w dwóch łańcuchów może być tylko niektóre nukleotydy (komplementarne). Tak więc, przed adeniny, tyminy zawsze warto i guaniny zawsze tuż przed cytozyny. Tak więc, guanina jest komplementarny do cytozyny i adeniny - z par zasad timinom.Takie stojących naprzeciwko siebie w różnych łańcuchach zwane również komplementarne.

Można schematycznie przedstawić następująco:

D - D
T -
T -
C - D

Te komplementarne pary A - C oraz D - D utworzenia chemicznego wiązania między nukleotydami pary, w którym T i U svyazmezhdu silniejsze niż pomiędzy A i T. związku utworzonego ściśle pomiędzy komplementarnymi zasadami, bez tworzenia wiązania znaczy pomiędzy uzupełniającym G i A - jest niemożliwe.

„Opakowanie” DNA jest łańcuch DNA staje chromosom?

Dlaczego te sekwencje nukleotydów DNA również są skręcone wokół siebie? Dlaczego to zrobić? Fakt, że liczba nukleotydów jest ogromna i trzeba dużo miejsca, aby pomieścić tak długi łańcuch. Z tego powodu, nie jest spirala uzwojenie z dwóch nici DNA około drugiej. Zjawisko to nazywa się spirala. Wskutek helisy nici DNA są skrócone o 5-6 razy.

Niektóre cząsteczki DNA jest aktywnie wykorzystywana przez organizm, podczas gdy inni są rzadko stosowane. Są one rzadko stosowane, oprócz helisy cząsteczki DNA poddaje się nawet bardziej zwarte „pakiet.” Ten kompaktowy pakiet nazywa supercoiling i skraca nici DNA 25-30 razy!

Jak jest pakowanie helisy DNA?

Dla supercoiling stosowane są białka histonowe, które mają kształt i strukturę pręta lub zwoju gwintu. Przy tych „cewek” - białka histonowe spiralny nawinięte nici DNA. W ten sposób staje się bardzo długi wątek gęsto upakowane i zajmuje bardzo mało miejsca.

W razie potrzeby, używać zwłaszcza cząsteczka DNA jest procesem „rozwijania”, to znaczy nici DNA „folii rozwijanej” na „cewce” - białko histonowe (jeśli to jest na ranę) i rozwijany ze spiralą w dwóch równoległych obwodów. A gdy cząsteczka DNA jest w stanie nieskręcona, to można uznać za niezbędną informację genetyczną. I odczyt informacji genetycznej występuje tylko z nieskręcanej nici DNA!

Superskręconego zestaw chromosomów nazywa heterochromatyna, i chromosomy, które są dostępne do odczytu - euchromatyna.

Jakie są geny, jaki jest ich stosunek do DNA?

Teraz spójrzmy na to, co geny. Wiadomo, że istnieją geny, które określają typ krwi, kolor oczu, włosy, skórę i wiele innych właściwości organizmu. Gen - segment dobrze zdefiniowane DNA składający się z wielu nukleotydów położonych w ściśle określonej kombinacji. Lokalizacja w bardzo specyficznym regionem DNA oznacza, że ​​specyficzny gen przydzielone swoje miejsce, a to miejsce nie może być zmieniony. Wskazane jest, aby dokonać takiego porównania: osoby żyjącej w danym ulicy, w domu i mieszkaniu, a osoby postronne nie mogą przenieść się do innego domu lub mieszkania na inną ulicę. Pewna liczba nukleotydów genu oznacza, że ​​każdy gen zawiera określoną liczbę nukleotydów i mogą mieć bardziej, lub mniej. Na przykład, kodowanie genu insuliny, składający się z 60 par nukleotidov- genu kodującego wytwarzanie hormonu oksytocyny - 370 bp.

Ścisłe sekwencja nukleotydowa jest unikalny dla każdego genu i ściśle określona. Na przykład, sekwencja AATTAATA - fragment genu kodującego produkcji insuliny. W celu uzyskania stosowana insulina jest w sekwencji, na przykład, adrenalina, stosowana inna kombinacja nukleotydów. Ważne jest, aby zrozumieć, że tylko określona kombinacja nukleotydów koduje konkretny „produkt” (adrenalina, insulina, itd.). Taka jest unikalne połączenie pewnej liczby nukleotydów, stojąc na „właściwym miejscu” - to jest gen.

       Oprócz genów położonych w łańcuchu DNA, tak zwane „sekwencje niekodujące". Takie nie-kodujące sekwencje nukleotydowe regulację genów, które pomagają pochylenia chromosomy zaznaczyć czubkiem i końcem genu uruchomiony. Jednak do tej pory rola większości niekodujących sekwencji pozostaje niejasna.

Co jest chromosom? chromosomy płciowe

Zestaw poszczególnych genów nazywa genomu. Naturalnie, cały genom nie mogą być umieszczone w tym samym DNA. Gen podzielono na 46 par cząsteczek DNA. Jedna para cząsteczek DNA o nazwie chromosomów. Więc to właśnie te chromosomy osoba posiada 46 sztuk. Każdy chromosom prowadzi dobrze zdefiniowanego zestawu genów, na przykład, 18 chromosomowe zawarte geny kodujące kolor t.d.Hromosomy oczu i różnią się od siebie pod względem długości i kształtu. Najbardziej powszechne postacie w formie X i Y, ale są też inne. Człowiek ma dwa chromosomy tym samym kształcie, które nazywane są parami (para). Z powodu tych różnic we wszystkich parach chromosomów są ponumerowane - istnieje 23 par nich. Oznacza to, że istnieje parę chromosomów №1, №2 parowej №3, etc. Każdy gen jest odpowiedzialny za szczególna cecha jest w tym samym chromosomie. W nowoczesnych wskazówek dla specjalistów może wskazać umiejscowienie genu, na przykład, w następujący sposób: 22 chromosomów, długie ramię.

Jakie są różnice chromosomów?

Jak inaczej różnią chromosomy? Co rozumie się przez długie ramię? Wziąć chromosomu X. forma skrzyżowania nici DNA może występować wyłącznie w środkowej (x), i nie może występować w centrum. Gdy takie przejście nici DNA nie jest w centrum, w odniesieniu do punktu skrzyżowania na jednym końcu, drugi o długości, odpowiednio, za krótki. Takie długie końce nazywa długiego ramienia chromosomu i krótkie - odpowiednio - krótkie ramię. Na chromosomy Y form duża część jest zajęta przez długim ramieniu i krótkie są bardzo małe (na schematycznym rysunku, nie są jeszcze określone).

Zakresy wielkości chromosomów: chromosomy są największym parowy №1 i №3, najmniejszą liczbę par chromosomów 17, №19.

Obok kształtów i rozmiarów chromosomów różnią się w funkcji ich wykonania. Od 23 par, 22 pary są somatycznych i jedna para - płeć. Co to znaczy? Somatyczne chromosomy określenia wszystkich zewnętrznych oznak jednostki, a zwłaszcza jego zachowań, psycho-dziedziczne, czyli wszystkie cechy i właściwości każdego z osobna. Para chromosomów płciowych określa płeć osoby: mężczyznę lub kobietę. Istnieją dwa typy chromosomów płciowych człowieka - X jest (X) r (R). Jeśli są one połączone za XX (XX) - jest kobietą i jeśli XY (X - Y) - człowieka przed nas.

choroby dziedziczne, a uszkodzenia chromosomów

Jednakże, w przypadku awarii „” genomu, to ludzie zidentyfikowane choroby genetyczne. Na przykład, gdy 21 pary chromosomów zamiast dwóch, istnieją trzy chromosomy, człowiek rodzi się z zespołem Downa.

Istnieje wiele więcej małych „Usterki” materiału genetycznego, które nie prowadzą do powstania choroby, ale wręcz przeciwnie, dają dobre właściwości. Wszystko o „awarii” materiału genetycznego nazywane są mutacjami. Mutacje, które prowadzą do choroby lub pogorszenia właściwości organizmu, uważa się za negatywny, mutacje, prowadzące do powstawania nowych użytecznych właściwości, uważa się za dodatnie.

Jednakże w odniesieniu do większości chorób, które ludzie cierpią dzisiaj, nie odziedziczył choroby, ale tylko predyspozycje. Na przykład, ojciec dziecka cukier jest wchłaniany powoli. To nie znaczy, że dziecko urodzi się z cukrzycą, ale dziecko będzie mieć predyspozycje. Oznacza to, że jeśli dziecko będzie nadużywać słodyczy i produktów mącznych, wtedy rozwija się cukrzyca.

Do tej pory opracowano tzw predykatywny lek. W ramach praktyki medycznej osoby zidentyfikowanej predyspozycji (na podstawie identyfikacji odpowiednich genów), a to sprawia, że ​​zalecenia - co dieta do naśladowania, jak na zmianę pracy i odpoczynku, nie chorują.

Jak odczytywać informacje zakodowane w DNA?

I jak można odczytać informacje zawarte w DNA? Wykorzystuje własne ciało? Sam DNA w rodzaju matrycy, ale nie jest to łatwe i kodowanych. Aby odczytać informacje z matrycy DNA, jest najpierw przenoszone do specjalnego nośnika - RNA. RNA - kwas rybonukleinowy chemicznie. Różni się ona z DNA na tym, że może on przejść przez membranę do jądra komórkowego, a DNA jest pozbawiony takiej zdolności (mogą być tylko w rdzeniu). Zakodowana informacja jest wykorzystywana w samej komórce. Zatem, RNA - transporter zakodowane informacje z jądra do komórki.

Jak synteza RNA syntetyzuje się stosując białko RNA?

nici DNA, z którym chcesz się „czytać” informacje, odpoczynek, oni dopasować specjalny enzym - „budowniczy” i syntetyzuje równoległe nici DNA komplementarnej do łańcucha RNA. Cząsteczka RNA zawiera także cztery rodzaje nukleotydów - adeniny (A), uracyl (U), guanina (G) i cytozyny (C). Tutaj są następujące komplementarne pary: adenina - uracyl, guanina - cytozynę. Jak można zauważyć, w przeciwieństwie do DNA, RNA stosuje się zamiast tyminy, uracylu. Oznacza to, że enzym „budowniczy” działa w następujący sposób: jeśli widzi A w nici DNA, nić RNA przywiązuje do Y, jeśli R - następnie dodaje C, itd. Tak więc, ponieważ każdy aktywny genów pod transkrypcyjną matryca wytwarzana - kopię RNA jest w stanie przejść przez błony jądra.

Jak syntezy białka kodowanego przez dany gen?

Po opuszczeniu jądro RNA wchodzi do cytoplazmy. Już w RNA cytoplazmy mogą być wbudowane w specyficznych układów enzymatycznych macierzy (rybosom), które można syntetyzować, kieruje informacje RNA odpowiadającego sekwencji aminokwasowej białka. Wiadomym jest, że cząsteczki białka składa się z aminokwasów. Jak rybosom jest możliwe aby dowiedzieć się, jaki rodzaj aminokwasu musi zostać dodany do rosnącego łańcucha białkowego? Odbywa się to na podstawie kodu trypletowym. Kod triplet oznacza, że ​​sekwencja trzech nukleotydów w łańcuchu RNA (triplet, Na przykład, GSU) Kodowanie jednego aminokwasu (w tym przypadku, glicyna). Każdy aminokwas koduje konkretnej trójki. I tak, rybosomu „odczytuje” tryplet określa, które muszą być dodane aminokwasu co najmniej następujące odczytu informacji w RNA. Kiedy łańcuch aminokwasów tworzy się, zajmuje pewien kształt przestrzenny się białka zdolną do uruchamiania enzymu przypisanego, budownictwie, hormonalnych i innych funkcji.

Białko w każdym żywym organizmie jest produktem genu. Białko to jest określa wszystkie różne własności, jakości i zewnętrznych objawów genów.

Autor: AK Nasedkina