Molekula lidské DNA. Jak se geny, které je RNA, nukleotidy, syntéza proteinů

Všichni víme, že lidská forma, některé zvyky a dokonce i nemoci se dědí. Všechny tyto informace o bydlení je zakódováno v genech. Tak jak se tyto notoricky známé geny vypadají, jak fungují a kde jsou?

To znamená, že nosič všech genů jakékoli osoby nebo zvířete je DNA. Tato sloučenina byla objevena v roce 1869 Johann Friedrich Misherom.Himicheski DNA - deoxyribonukleová kyselina je. Co to znamená? Jak se tato kyselina nese genetický kód všech živých organismů na naší planetě?

Za prvé se domníváme, že tam, kde je umístěn DNA. Lidské buňky mají celou řadu organel, které plní různé funkce. DNA se nachází v jádru. Jádro - malá organela, který je obklopen speciální membránou, a v níž jsou všechny genetický materiál je uložen - DNA.

Co je struktura molekuly DNA?

Za prvé, vzít v úvahu to, co je DNA. DNA - velmi dlouhá molekula skládající se z konstrukčních prvků - nukleotidů. K dispozici jsou 4 druhy nukleotidů - adenin (A), thymin (T), guanin (G) a cytosin (C). Řetězové nukleotidy vypadá schematicky takto: GGAATTSTAAG. Zde je sekvence nukleotidů a má řetězec DNA.

Poprvé struktura DNA byl rozluštěn v roce 1953 Jamesem Watsonem a Francis Crick.

V jedné molekuly DNA jsou dva řetězce nukleotidů, které jsou šroubovitě stočeny kolem sebe. Jak se tyto nukleotidové řetězce jsou drženy pohromadě a stočené do spirály? Tento jev je způsoben majetku komplementarity. Komplementarita znamená vzájemně proti sobě v obou řetězcích mohou být pouze některé nukleotidy (komplementární). Takže, v přední části adenin vždy za thymin a guanin vždy přímo před cytosinu. Tak, guanin je komplementární k cytosin a adenin - s páry bází timinom.Takie čelí naproti sobě v různých řetězcích se také nazývají komplementární.

Může být schematicky znázorněna následujícím způsobem:

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

Tyto komplementární dvojice A - C a D - D tvoří chemickou vazbu mezi nukleotidy párů, kde T a U svyazmezhdu silnější než mezi A a T. spojení vytvořené výhradně mezi komplementárními bázemi, to znamená bez tvorbou vazby mezi doplňkovým G a A - je nemožné.

„Obaly“ DNA je DNA řetězec stane chromozom?

Proč jsou tyto nukleotidové sekvence DNA také stočeny kolem sebe? Proč to udělal? Skutečnost, že počet nukleotidů je obrovský a budete potřebovat hodně prostoru pro přizpůsobení se těmto dlouhým řetězcem. Z tohoto důvodu, je spirální vinutí ze dvou řetězců DNA kolem druhého. Tento jev se nazývá šroubovice. V důsledku řetězců DNA šroubovice jsou zkráceny o 5-6 krát.

Některé molekuly DNA je aktivně používá v těle, zatímco jiní jsou jen zřídka. Ty jsou jen zřídka používají kromě šroubovici molekuly DNA se podrobí ještě kompaktnější „balíček“. Tento kompaktní balík se nazývá nadšroubovicové vinutí a ke zkrácení řetězce DNA 25-30 krát!

Jak je obal DNA šroubovic?

Pro nadšroubovicové vinutí použity histonových proteinů, které mají formu a strukturu tyče nebo cívky nití. U těchto „cívek“ - histonové proteiny navinuta spirálovou řetězec DNA. Tak dlouhá nit se stává velmi hustě zabalené a zabírá velmi málo místa.

Pokud je to nutné, použít konkrétní molekula DNA je proces „odvíjení“, to znamená, že řetězec DNA „odvíjené“ s „cívka“ - histon protein (pokud to bylo na je rána) a odvíjet z šroubovice do dvou paralelních okruhů. A když je molekula DNA je v nezkrouceném stavu, pak to může být považováno za nezbytné genetické informace. A čtení genetické informace vyskytuje pouze u rozpletenými řetězci DNA!

Sbalené sada chromozomů je nazýván heterochromatin, a chromozómy, které jsou k dispozici pro čtení - euchromatin.

Jaké jsou geny, jaký je jejich vztah k DNA?

Nyní se podívejme na to, co je geny. Je známo, že jsou geny, které určují druh krevní, barva očí, vlasy, kůži, a mnoho dalších vlastností těla. Gene - dobře definovaný segment DNA sestávající z několika nukleotidů lokalizovaných v přesně vymezeném kombinaci. Poloha ve velmi specifické oblasti DNA znamená, že specifický gen přiděleno své místo, a že místo nemůže být změněna. Je vhodné, aby takové srovnání: osoby žijící v určité ulici, v domě i bytě, a nepovolané osoby nemohou přesunout do jiného domu či bytu na jinou ulici. Určitý počet nukleotidů v genu znamená, že každý gen má určitý počet nukleotidů a mohou být více nebo méně. Například, gen kódující inzulín, který se skládá z 60 párů nukleotidov- genu kódujícího produkci hormonu oxytocinu - 370 bp.

Přísné nukleotidová sekvence je jedinečná pro každý gen, a v pravém slova smyslu. Například, sekvence AATTAATA - fragment genu kódující produkci inzulínu. S cílem získat inzulín použit je sekvence, například, adrenalin, používají různé kombinace nukleotidů. Je důležité si uvědomit, že pouze specifická kombinace nukleotidů kóduje specifickou „produkt“ (adrenalin, inzulínu, atd.). Taková je jedinečná kombinace určitého počtu nukleotidů, stojící na „správném místě“ - to je gen.

       Kromě genů nacházejících se v řetězci DNA, tzv ‚nekódující sekvence." Takové nekódující nukleotidové sekvence regulují geny, které pomáhají šroubovice chromozomy označit počáteční bod a konec genu. Nicméně, do dnešního dne, role většiny nekódujících sekvencí zůstává nejasný.

Co je chromozom? sexchromozómy

Sada jednotlivých genů se nazývá genom. Je samozřejmé, že celý genom nemůže být ve stejné DNA. Gen je rozdělen do 46 párů molekul DNA. Jeden pár molekul DNA s názvem chromozóm. Tak to právě tyto chromozomy člověk má 46 kusů. Každý chromozom nese dobře definovanou sadu genů, například, 18 chromozomu uvedené geny kódující barvu t.d.Hromosomy očí a od sebe liší délkou a tvarem. Mezi nejčastější formy ve tvaru X nebo Y, ale jsou zde i další. Člověk má dva chromozómy stejného tvaru, které se nazývají spárované (páry). Vzhledem k těmto rozdílům ve všech párů chromozomů jsou očíslované - existuje 23 párů z nich. To znamená, že je dvojice chromozomů №1, parní №2, №3, atd Každý gen je odpovědný za konkrétní funkce je ve stejném chromozómu. V moderních pokynech pro odborníky může znamenat lokalizaci genu, například, následujícím způsobem: 22 chromozómu dlouhé rameno.

Jaké jsou rozdíly chromozómů?

Jak jinak se liší chromozomy? Co je míněno dlouhém rameni? Pak chromozomu X. Průsečík tvoří vlákna DNA může dojít přesně ve středu (X), a může dojít není centrálně. Pokud se takové přechodů vlákna DNA není centrální, s ohledem na hraniční přechod přes jeden konec délky, druhá, v tomto pořadí, pro krátké. Takové dlouhé konce nazývá dlouhém rameni chromozomu a krátký - v tomto pořadí - krátké rameno. Na chromozomů formy Y velká část je obsazena dlouhém rameni a krátké jsou velmi malé (ve schematickém vyobrazení, nejsou ani specifikováno).

Velikost rozsahy chromozomů: chromozomy jsou největší parní №1 a №3, nejmenší dvojice chromozomu číslo 17, №19.

Kromě tvarů a velikostí chromozomů se liší ve funkcích, které vykonávají. Z 23 párů, 22 páry jsou somatické a 1 pár - sex. Co to znamená? Somatických chromozomů určit všechny vnější znaky jednotlivců, zejména jejich chování, psycho-dědičný, tedy všechny funkce a vlastnosti každého jednotlivce. Dvojice pohlavních chromozomů určuje pohlaví osoby: muže nebo ženu. Existují dva typy pohlavních chromozomů člověka - je X (X) a Y (y). Pokud jsou kombinovány jako XX (XX) - je žena, a je-li XY (x - y) - muž před námi.

Dědičné onemocnění a poškození chromozomů

Nicméně, případ „selhání“ v genomu, pak lidé identifikovali genetických onemocnění. Například při 21 párů chromozomů místo dvou, existují tři chromozomy, člověk se narodí s Downovým syndromem.

Existuje mnoho dalších malých „havárií“ genetického materiálu, které nevedou ke vzniku onemocnění, ale naopak dávají dobré vlastnosti. Vše o „selhání“ genetického materiálu se nazývají mutace. Mutace, které vedou k onemocnění nebo zhoršení vlastností organismu, se považuje za negativní, a mutace, což vede k tvorbě nových užitných vlastností, jsou považovány za pozitivní.

Nicméně, co se týče většiny nemocí, které lidé trpí dnes, nedědí onemocnění, ale pouze predispozice. Například, otec dítěte cukru pomalu vstřebává. To neznamená, že se dítě narodí s cukrovkou, ale dítě bude mít predispozici. To znamená, že v případě, že dítě bude zneužívat sladkosti a mouka výrobky, pak to bude vyvíjet cukrovky.

K dnešnímu dni, který byl vypracován tzv přísudkový medicíny. V rámci lékařské praxe osoby identifikované predispozice (na základě identifikace příslušných genů), a pak to dává doporučení - co dietu dodržovat, jak se střídají práce a odpočinku, aby se nedostala nemocný.

Jak číst informace zakódované v DNA?

A jak si můžete přečíst informace obsažené v DNA? Používá vlastní tělo? DNA je sám o sobě druh matrice, ale není jednoduchý a kódovaná. Pro čtení informace z DNA templátu, že se nejprve převede na speciální nosič - RNA. RNA - ribonukleová kyselina je chemicky. To se liší od DNA, v tom, že může procházet přes membránu do jádra buňky a DNA postrádá takovou schopnost (to může být pouze v jádru). Kódované informace se používá buňky samotné. Tak, RNA - informační transportér kódovaná z jádra do buňky.

Jak je syntéza RNA se syntetizuje za použití RNA proteinu?

Řetězec DNA, se kterou chtějí „číst“ informace, uvolnit, se hodí speciální enzym - „stavitel“ a syntetizuje paralelní řetězec DNA komplementární k RNA řetězce. RNA molekula se také skládá ze čtyř druhů nukleotidů - adenin (A), uracil (U), guanin (G) a cytosinu (C). Zde jsou tyto doplňkové páry: adenin - uracil, guanin - cytosin. Jak je možno vidět, na rozdíl od DNA, RNA se používá místo uracilu thyminu. To znamená, že enzym „builder“ probíhá následujícím způsobem: když vidí a v řetězci DNA, RNA vlákno váže k Y, je-li r - pak se přidá C, atd. Jelikož je vytvořen každý aktivní gen pod transkripční šablony - kopie RNA je schopna procházet přes membránu z jádra.

Jak se syntéza proteinu kódovaného konkrétního genu?

Po opuštění jádra, RNA vstoupí do cytoplazmy. Již v cytoplazmě RNA může být uložena v matrici specifických enzymatických systémů (ribosomu), které mohou syntetizovat, vedena informace RNA odpovídající aminokyselinová sekvence proteinu. Je známo, že molekula protein se skládá z aminokyselin. Vzhledem k tomu, ribozom je možné zjistit, jaký druh aminokyseliny musí být přidán k rostoucímu proteinového řetězce? To se provádí na základě na triplet kódem. Triplet kódu znamená, že sekvence tří nukleotidů v RNA řetězci (triplet, například GSU) kódující jednu aminokyselinu (v tomto případě glycinu). Každá aminokyselina kóduje specifickou triplet. A tak ribozomu „čte“ triplet, určí, které musí být přidáno aminokyselina následující alespoň čtení informací v RNA. Když se vytvoří řetězec aminokyselin, trvá určitý prostorový tvar se stává protein schopný záběrové enzymu, který byl určen, stavebnictví, hormonální a další funkce.

Protein pro jakéhokoliv živého organismu je genový produkt. Tento protein se určí všechny různé vlastnosti, kvality a vnějších projevů genů.

Autor: AK Nasedkina