Реферати українською » Биология » Молекулярно-генетичний рівень живих структур


Реферат Молекулярно-генетичний рівень живих структур

Страница 1 из 3 | Следующая страница

>ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОСВІТІ

Державне освітнє установа вищого професійної освіти

РОСІЙСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙТОРГОВО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНІВЕРСИТЕТ

>КЕМЕРОВСКИЙ ІНСТИТУТ (>ФИЛИАЛ)

>ФАКУЛЬТЕТЗАОЧНОГООБУЧЕНИЯ

Кафедра філософії і соціології

Контрольна робота з дисципліни

"Концепції сучасного природознавства"

на тему: ">Молекулярно-генетический рівень живих структур"

>Виполнил:

студент групиПИс-061

(скорочена форма навчання)

>Жилкова Ольга Анатоліївна

р. Кемерово 2007 р.


Зміст

Запровадження

1.Молекулярно-генетический рівень живих структур

1.1 Бєлки

1.2 Хімічні основи спадковості

1.3Нуклеиновие кислоти

1.4 Розподіл генів

1.5Репликация нуклеїнових кислот

1.6 Генетичний код

Укладання

Література


Запровадження

Чимало років тому А. І.Опарин висловив припущення, що у первинному океані утворилися краплі, що містили макромолекули; ці краплі було названо їмкоацерватами. Такі мікроскопічні краплі описавБундерберг деИонг. Зазвичай вони виникають при змішуванні розчинених речовин, несучих різні електричні заряди. Зберігалися ті краплі, хто був пристосовані до які існували тоді умовам. Можливо, вони занурювалися на дно, і це захищала їхні від згубного дії ультрафіолетового проміння.

>КоацерватиБунгерберга є статичні системи, але у первинному океані поступово змогли розвинутися "динамічні" краплі, стабільність яких збільшилася з допомогою збалансованого надходження, і виділення компонентів. Усередині крапель концентрації розчинених речовин, наприклад, амінокислот, були значно вищий ніж у оточуючої їх водної середовищі, тому реакції протікали у яких досить швидко. Ці реакції, можливо, були специфічними, ніж у розбавлених розчинах; у деяких краплях, очевидно, були каталізатори, попередники ферментів. Пізніше деякі краплі придбали здатність реагувати зміни, що відбуваються в зовнішнього середовища, відповідними компенсаторними змінами. Задля підтримки динамічного гніву й для регуляції була потрібна джерело вільної енергії.

Численні роботи, у яких досліджувалося поведінка штучнихкоацерватов у різних умовах було виконано А. І.Опариним і його працівниками. Разючі дані були отримані одному з експериментів: краплі, що містилифосфорилазу, синтезували крохмаль з наявного середглюкозо-l-фосфата у його дифузії з середовища всередину крапель. Якщо склад крапель вводили, ще,амиазу, то крохмальгидролизировался до мальтози, яка шляхом дифузіївиделалась назовні.

>Коацервати,изучавшиесяОпариним, утворені біогеннимимакромолекулами. Саме томуБернал припустив, щокоацервати могли виникнути лише з пізнішому етапі еволюції. Проте Еррера зміг одержати мікроскопічні крапельки знебиогенних макромолекул,инкубируя розчинитиоцианата амонію і формальдегіду; на думкуЭррери, подібні крапельки могли існувати у первинному океані.

Фокс одержав із своїх штучнихпротеиноидов "мікросфери", обробляючи їх водою чи розчинами солі. Правильно приготовлені мікросфери стійкі, одноманітні й володіють певноїультраструктурой. У окремих випадках вони теж маютьдвуслойную оболонку і вибірково поглинають розчинені речовини шляхом дифузії. У гіпер- чигипотонических розчинах вони відповідно зморщуються чи набухають. Мікросфери можуть рости шляхом акреції і розмножуватися у вигляді брунькування чи подібних процесів, кілька нагадуючи цим мікроорганізми. На стадії їх можна як "протоклітини".

У вихідних уявленнях прокоацерватах імикросферах не згадувалося про нуклеїнових кислотах. Автори припускали, що у цій сходинці еволюції єдиними інформаційнимимакромолекулами були білки. У разі пізніше білки втратили цю виняткову функцію. Але, звісно, можна припустити, що нуклеїнові кислоти були укоацерватах імикросферах, особливо умикросферах, які з основнихпротеиноидов. Відповідно до уявленням Фокса, механізми з участю нуклеїнових кислот виникли як "еволюційний вдосконалення" і тепер у стадії міг розпочатися потік інформацією обох напрямках між двома типами макромолекул.

На противагу ФоксуОргель вважає, що білки будь-коли могли відтворювати себе, а цією властивістю мали лише нуклеїнові кислоти (>полинуклеотиди). Освітаполинуклеотидовнеферментативним шляхом, т. е. й без участі білків, показано в дослідах; наприклад,полинуклеотиди можуть синтезуватися шляхом конденсації підхожих похідних підстав на матриці, освіченою штучнимполинуклеотидом. Процеси подібного типу, очевидно, існували вже в ранніх етапах еволюції, і пізніше перебігові цих процесів могло сприяти взаємодію Космосу з неіснуючими інформаціюполипептидами чи білками. Каталізаторами, можливо, служили різні поверхні.Полупроницаемие мембрани навколо первинних утворень могли виникнути тільки тоді, як почався біосинтез,катализируемий ферментами, і коли було утримувати і захищати продукти цього біосинтезу. У хімії атоми вуглецю мають виняткову долю. Вони можуть взаємодіяти друг з одним, ні з воднем, киснем, азотом і деякими іншими атомами із заснуванням довгих ланцюгів вуглеводнів чипятичленних ішестичленних кілець. У природні умови подібні вуглецеві сполуки знайдено лише у живих чи копалин організмах, і тому вони було названо органічними речовинами. Вже наприкінці століття з живих організмів було кілька "безпосередніх почав", як-от сечовина, щавлева і яблучна кислоти. Тому впродовж довгого часу вважали, що молекули цього може бути утворені лише життєвими силами самих організмів. Однак до початку в XIX ст. з біологічного матеріалу булиекстрагировани багато нових органічні речовини і значна частина органічних сполук. Їх дослідженням займається наука біохімія. Молекули життя можна розділити чотирма основних класу: білки, нуклеїнові кислоти, вуглеводи і ліпіди. Нині вважають, що у еволюційному процесі останні двоє класу молекул утворилися й що таке життя виникла з неживої матерії після появи білків і нуклеїнових кислот.


1.Молекулярно-генетический рівень живих структур

 

1.1 Бєлки

Бєлки утворюються із великої числа амінокислот, пов'язані між собоюпепдиной зв'язком. Кожен білок має унікальнуаминокислотную послідовність, звану первинної структурою, визначене спадковими чинниками. Типовий білок може містити до 200 амінокислот. Довга полімерна ланцюг згортається у просторі в тривимірну структуру, яка як конформація білка.Каталитическая активність молекули білка істотно залежить від неї конформації.Растянутая молекула білка втрачає свою каталітичну активність.

Дві амінокислоти однакового складу можуть бути різні друг від друга як і, як ліва і права руки, й у сенсі їх структури не поєднуються. З причин, що поки не зрозумілі, як "будівельних блоків" для живих організмів природа вибрала лише один "руку" -левовращающие амінокислоти.

1.2 Хімічні основи спадковості

Хімічні основи спадковості. Докази збереження і передачі генетичної інформації нуклеїновими кислотами. Перші експериментальні даних про зберіганні і передачі генетичної інформації нуклеїновими кислотами були отримані 1944 р.Эвери і співробітників під час роботи з бактеріями. Досліди проводили з цими двома генетично різними штамамипневмоккоков. У першому штамі бактерії було укладено вполисахаридние капсули, у другому позбавлені їх. У кожному штамі відповідний ознака непохитно успадковувався при розмноженні бактерій. З бактерійкапсульного штами (>штамма-донора) виділяли ДНК і його розчином обробляли бактерійбескапсульного штами (>штамма-реципиента), після чого серед нащадків які піддалися цьому впливубескапсульних бактерій, деякі набувалиполисахаридную капсулу і передавали цей ознака своєму нащадку, серед якого він потім непохитно успадковувався протягом будь-якого числа поколінь. Ретельна очищення екстракту ДНК від білкових домішок та обробка йогопротеазами (ферментами, які руйнують білки) та інші які руйнують білки впливами не позбавляла її здібності перетворюватибескапсульних бактерій в бактерій, мають капсулу, якщо такий самий екстракт діялидезоксирибонуклеазой (ферментом, специфічно що руйнує ДНК), то здатність ця повністю втрачалися. Отже, було встановлено, що ДНК, виділена зі бактерій, несучих ген, визначальний освітуполисахаридной капсули, може переносити цей ген в бактерії, його містять. Явище це, отримав назву генетичної трансформації, було потім вивчено багатьма дослідниками і це показано, що його відтворено упневмококков, а й в інших бактерій, причому у вигляді ДНК можна передавати вже з бактеріального штами до інших (а деяких випадках навіть інших видів бактерій) найрізноманітніші гени, наприклад що визначають їх опірність різним антибіотиків чи сульфаніламідам, особливості зростання культури, здатність зброджувати різні цукру, синтез тих чи інших амінокислот,серологические властивості тощо. буд. Якщо досліджуються штами, різняться з кількох генам, те з допомогою ДНК можна переносити вже з штами на другий як кожен ген окремо, але у окремих випадках трансформація йде з двом генам відразу, т. е. обидва гена переносяться разом, що на щодо велику величину включеного в реципієнт фрагмента молекули ДНК, що містить мінімум два гена донора. Така спільна передача при трансформації двох генів буває тільки тоді, коли ці гени лежать близько друг до друга в бактеріальної хромосомі

 

1.3Нуклеиновие кислоти

Організми містять іще одна тип гігантських макромолекул, званихрибонуклеиновой і дезоксирибонуклеїнової кислотами, скорочено РНК і ДНК. Структури і функції цих молекул кардинально відрізняються від самих для білків. Молекули ДНК укладають у собі усю інформацію і "правила", необхідних синтезу цілком будь-якого біологічного матеріалу, включаючи свій власний освіту, увічнюючи цим біологічні види.

Фрагменти ДНК, містять один залишок цукру, один основи, а чи більш фосфату, називаютьсянуклеотидами. Вони дуже значної ролі у житті клітини як попередники ДНК чикофактори ферментів. Одне з цих нуклеотидів,аденозинтрифосфат (АТФ), відіграє серйозну роль клітинному метаболізмі. Ця молекула є "енергетичної валютою" всіх живих організмів.

Дуже важливо нуклеїнових кислот полягає уапериодичности будівлі їх гігантських молекул. Безліч нуклеотидів чотирьох типів, які мають ланки цих молекул, рухається у лінійної молекулі друг за іншому найрізноманітніших поєднаннях, але поєднання ці суворо постійні кожному за роду ДНК чи РНК даного організму. Таке чергування нуклеотидів в молекулах нуклеїнових кислот можна порівняти з порядком чергування літер у письмовому тексті, де літери перебувають у різною послідовності, але послідовність ця цілком певна і специфічна для слів і від пропозицій, складових даний конкретний текст. Саме таке специфічність будівлі полімерних молекул нуклеїнових кислот визначає можливість збереження у яких великої та складної генетичної інформації.

"Алфавіт" життя включає лише чотири молекули, які належать до двом різним класам хімічних речовин:пуринам іпиримидинам. Два пурину аденін і гуанін і двоєпиримидинацитозин ітимин - підстави, і навіть є ще один підставу -урацил, яке входить лише у структуру РНК. Прийнято позначати підстави відповідними початковими літерами: аденін - А, гуанін - Р,цитозин - Ц,тимин - Т іурацил - У. Так само, матриці живих організмів складаються з довгою послідовності фосфатних і вуглеводневих молекул, їхнім виокремленням остов, до якого прикріплено чотири підстави. ДНК містить цукордезоксирибозу, а РНК – певний відмінний цукоррибозу. РНК теж чотири типи підстав, у тому числі три (аденін, гуанін іцитозин) таку ж, як і ДНК, атимин замінений тут іншимпиримидином –урацилом.

Мовою ДНК все слова, чикодони, написані трьома літерами і вони вказують "старт", "зупинку" чи кодування одній з 24 амінокислот. повне "пропозицію", чи ген, кодує специфічний білок. Поняття "мову ДНК", чи генетичного коду, часто-густо є синонімами. Наприклад, обидватриплета підставЦАУ іЦАЦ кодують амінокислотугистидин. Молекула ДНК даного організму є закінченою "книгою сказань" цього організму. Уся давня історія та майбутнім розвитком організму надрукована на матриці ДНК.

Якщо матриця немає, повинна бути криється у оболонку захисту від часу, ерозії і шкідливого оточення. Організми роблять це шляхом обгортання двох ідентичних молекул -полинуклеотидних спіралей - навколо одне одного, отже утворюється подвійна спіраль молекули ДНК. Усі підстави, які мають інформацію, з метою їх кращої цілості звернені всередину подвійної спіралі. Проте дві ланцюга мають протилежний зміст, отжепиримидини утворюють водневі в зв'язку зіпуринамикомплементарноготяжа.

Просторова конфігурація (конформація) молекул ДНК встановили 1953 р. Вотсоном і Кріком виходячи зрентгенографического дослідження та біохімічних даних. Відповідно до запропонованої ними моделі, підтвердженої пізніше безліччю інших робіт, молекула ДНК і двох ниток, їхнім виокремленнямправовидную спіраль.Азотистие підстави обох ниток орієнтовані у напрямку середині спіралі, причому аденін однієї нитки завжди знаходиться навпаки тиміну інший нитки, а гуанін однієї нитки – навпакицитозина інший нитки. У кожному з цих пар підстави з'єднані друг з одним водневими зв'язками; дві такі зв'язки є у паріаденин-тимин і трьох - у парігуанин-цитозин. Внаслідок такої комплементарності азотистих підстав порядок чергування нуклеотидів на обох нитках ДНК виявляєтьсявзаимообусловленним, а обидві нитки спіралі розташованіантипараллельно і сьогодні як б репліки одне одного.

>Комплементарность двох ниток молекули ДНК призводить до того, що кількістьпуринов у ній одно числупиримидинов. Молекули ДНК бувають або лінійними, або замкнутими в кільце, зазвичай щеперекрученниое; такі кільцеві молекули ДНК притаманні хромосом і плазмід бактерій, для низки ДНК – містять вірусів, для мітохондрій, пластид,кинетопластов. У окремих випадках молекули ДНК недвунитевие, аоднонитевие; таку структуру мають ДНК деяких дрібнихфагов.

Молекули різних ДНК принципово різняться своїми розмірами, але вони дуже великі (макромолекули) і полягає з величезної кількості (тисяч, мільйонів чи мільярдів) мономерів – нуклеотидів і цьому характеризуються дуже великими молекулярними вагами. Очевидно, все ДНК єгеномними, т. е. завжди служать хранителями генетичної інформації та скрізь, крімРНК-содержащих вірусів, вся генетична інформація зосереджена ДНК і за розмноженні передається нею наступним поколінням.

Найбільш чудовий факт, виявлений у "живих" системах, у тому, що генетичного коду ідентичний до трьох з першою половиною мільйонів видів відомих рослин i один мільйон видів звірів.

На відміну від ДНК молекули РНК, зазвичай,однонитевие. Побудовано вони аналогічно ниткам ДНК.Однонитевое будова молекул більшості РНК обумовлює відносну лабільність їхконформаций й у розчині вони нерідко утворюютьклубообразние структури. Однак у багатьох РНК межах однієї нитки зустрічаються ділянки з однаковим, але протилежно орієнтованої (">палиндромной") послідовністюкомплементарних підстав, що зумовлює виникненню "шпильок", добре видимих в електронному мікроскопі, у яких двакомплементарних одна одній ділянки однієї нитки зближені і з'єднані водневими містками між парами підстав. Якщо нитку РНК має низку такихкомплементарних одна одній ділянок, то утворюється кілька "шпильок" іконфорация молекули набуває значну жорсткість, що особливо притаманно про транспортних РНК.

Залежно від функцій, присутніх молекулам РНК, все РНК можна розділити сталася на кілька класів. З лише РНК, перебувають уРНК-содержащих віруси, єгеномними, тобто. бережуть та передають в наступному поколінні відповідну генетичну інформацію. Інші РНК (>рибосомние РНК, матричні РНК, транспортні РНК та інших.) виконують інші функції, переважно пов'язані у реалізації генетичної інформації. Розміри молекул РНК дуже різні, але загалом вони менше молекул ДНК.Геномние РНК вірусів ставляться до великим.

Крім названих головних азотистих підстав, у складі деяких нуклеїнових кислот у кількості

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація