Genetika- nauka koja proučava naslijeđe i varijabilnost živih organizama.
Nasljednost Sastoji se u sposobnosti organizama da prenesu strukturne karakteristike, funkcije, razvoj na svoje potomstvo. Nasljeđe osigurava kontinuitet među generacijama i određuje postojanje vrsta. Osim toga, izdvaja se koncept nasljeđivanja, koji podrazumijeva specifičan način prenošenja nasljednih informacija u nizu generacija, koji mogu biti različiti u zavisnosti od oblika reprodukcije, lokalizacije gena u hromozomima itd. Osnova nasljeđa je strukturna i funkcionalne mogućnosti genetskih informacija ćelija.
Polinukleotidna sekvenca DNK u gotovo svim organizmima (s izuzetkom virusa koji sadrže RNK) primarni je nosilac genetske informacije. Prokarioti i mnogi virusi sadrže jednu molekulu DNK, čiji svi dijelovi kodiraju makromolekule. U eukariotskim ćelijama genetski materijal je raspoređen na nekoliko hromozoma. Kromosom sadrži jednu molekulu DNK, čija se polinukleotidna sekvenca sastoji od regiona koji kodiraju i nekodiraju makromolekule. Nekodirajući regioni DNK igraju strukturnu ulogu, omogućavajući da se delovi genetskog materijala pakuju na poseban način. Drugi dio nekodirajuće DNK je regulatorni i uključen je u uključivanje gena koji usmjeravaju sintezu proteina.
Jedinica nasljedne informacije, koja dalje nije funkcionalno djeljiva, je gen, odgovorna za formiranje neke elementarne karakteristike. Gen je predstavljen segmentom DNK (rjeđe RNA) koji kodira sintezu jedne makromolekule: polipeptida, rRNA ili tRNA. Geni se nalaze u određenim regionima hromozoma - loci. Geni u istim lokusima homolognih hromozoma i odgovorni za razvoj varijanti osobine nazivaju se alel . Obično se označavaju slovima latinične abecede. Alelni geni mogu biti dominantan ili preovlađujući ( A, B) ili recesivan ili potisnut ( a, b).
Alel se naziva dominantnim koji osigurava razvoj osobine i u homo- i u heterozigotnom stanju. Recesivan - alel koji se pojavljuje samo u homozigotnom stanju. Različiti alelni oblici gena proizlaze iz mutacije– promjene u strukturi DNK polinukleotidne sekvence odgovarajućih lokusa homolognih hromozoma. Gen može mutirati više puta, stvarajući mnogo alela. Ako u genetskom fondu populacije postoji niz mutacija gena koje određuju raznolikost opcija osobina, onda je fenomen višestruki alelizam. Međutim, tokom formiranja sledeće generacije, aleli se kombinuju u parovima kod svakog pojedinca.
Skup gena haploidnog skupa hromozoma naziva se genom i informacije o ekstranuklearnoj DNK (mitohondriji, plastidi) - plazmon .
Fenotip- ukupnost svih znakova i svojstava organizma.
Genotip– ukupnost svih gena jednog organizma.
genski fondje skup gena u populaciji.
Kariotip- skup morfoloških karakteristika hromozoma vrste (veličina, oblik, strukturni detalji, broj, itd.).
Fenotip se formira u procesu realizacije nasledne informacije genotipa pod uticajem faktora sredine.
U živoj prirodi postoje razlike ne samo između jedinki različitih vrsta, već i između jedinki iste vrste, sorte, rase itd. Unutar iste vrste praktički se ne nalaze apsolutno identične jedinke. Ova varijabilnost je jasno vidljiva unutar vrste Homo sapiens - Homo sapiens, čiji svaki predstavnik ima svoje individualne karakteristike.
Varijabilnost- svojstvo živih organizama, suprotno nasljednosti. Sastoji se u promjeni nasljednih faktora i njihovih manifestacija u procesu razvoja organizama. Varijabilnost je neraskidivo povezana sa nasljednošću.
Kraj rada -
Ova tema pripada:
Koncepti savremene prirodne nauke
Državna obrazovna institucija.. Visoko stručno obrazovanje.. Togliatti State University of Service TGUS..
Ako vam je potreban dodatni materijal na ovu temu, ili niste pronašli ono što ste tražili, preporučujemo da koristite pretragu u našoj bazi radova:
Šta ćemo sa primljenim materijalom:
Ako vam se ovaj materijal pokazao korisnim, možete ga spremiti na svoju stranicu na društvenim mrežama:
| tweet |
Sve teme u ovoj sekciji:
Prirodne nauke i humanitarna kultura. naučna metoda
Pod kulturom u najširem smislu uobičajeno je podrazumijevati sve ono što je čovječanstvo stvorilo tokom svog istorijskog razvoja.Drugim riječima, kultura je skup stvorenih
naučna metoda
Proučavanje fenomena istorije nauke svakako će dovesti do konkretnih ličnosti – naučnika koji su došli do otkrića, izuma, koji su „posrednici“ u inovativnom okruženju za razvoj
Koncepti strukture materije i razvoja materijalnog svijeta
Kao što je poznato, prvi period formiranja prirodnih nauka datira iz 7.-4. BC. i povezan sa grčkom prirodnom filozofijom. Tokom ovog perioda razvijaju se zajednička gledišta
Dualnost talas-čestica
Istorija razvoja ideja o prirodi svjetlosti i optičkih fenomena tekla je drugačije. Podsjetimo da je Aristotel vjerovao da je svjetlost kretanje valova koji se šire u nekom prostoru.
Red i nered u prirodi, deterministički haos
Obraćajući pažnju na postojeći poredak u prirodi, često, kao primjer, ukazujemo na kristale u čijoj se kristalnoj rešetki striktno izmjenjuju ioni neke tvari (npr.
Strukturni nivoi organizacije materije
Trenutno je uobičajeno podijeliti jedinstvenu prirodu radi pogodnosti na tri strukturna nivoa – mikro-, makro- i mega-svijet. Prirodni, iako djelomično subjektivni, znakovi podjele sebe
Microworld
Atomska fizika. Čak su i stari Grci Leukip i Demokrit izneli briljantnu pretpostavku da se materija sastoji od najmanjih čestica – atoma. Naučne osnove atomsko-molekularne
Macroworld
Od mikrokosmosa do makrokosmosa Teorija strukture atoma dala je hemiji ključ za razumevanje suštine hemijskih reakcija i mehanizma nastanka hemijskih jedinjenja – složenije
Megaworld
Objekti megasvijeta su tijela kosmičke skale - komete, meteoriti, asteroidi (male planete), planete, planetarni psemi, Sunčev sistem, zvijezde (neutronske, bijele i žute
Prostor i vrijeme
Prostor i vrijeme su kategorije koje označavaju glavne fundamentalne oblike postojanja materije. Prostor izražava red postojanja pojedinačnih objekata, vrijeme - red, vidi
Jedinstvo i raznolikost svojstava prostora i vremena
Budući da su prostor i vrijeme neodvojivi od materije, ispravnije bi bilo govoriti o prostorno-vremenskim svojstvima i odnosima materijalnih sistema. Ali u znanju prostora i vremena
Princip kauzalnosti
Klasična fizika se zasniva na sledećem shvatanju kauzalnosti: stanje mehaničkog sistema u početnom trenutku vremena sa poznatim zakonom interakcije čestica je uzrok, a njegovo stanje
strela vremena
Krajem 19. vijeka pažnja se posvećivala postojanju paradoksa vremena gotovo istovremeno sa prirodnonaučne i filozofske tačke gledišta. U djelima filozofa Henrija Bergsona,
Prostor i vrijeme u grčkoj prirodnoj filozofiji
Najistaknutiji predstavnici antičke prirodne nauke - Demokrit i Aristotel - izneli su sledeće sudove o prostoru i vremenu. Demokrit je vjerovao da se sva prirodna raznolikost sastoji od
Prostor i vrijeme u specijalnoj teoriji relativnosti (SRT)
U specijalnoj teoriji relativnosti A. Einsteina otkrivena je međuzavisnost prostornih i vremenskih karakteristika objekata, kao i njihova zavisnost od brzine kretanja relativno određenih objekata.
Prostor i vrijeme u opštoj relativnosti (GR)
Još složeniju vezu, u poređenju sa SRT, između prostora i vremena, s jedne strane, i kretanja i materije (mase materije), s druge strane, uspostavio je A. Einstein u okviru stvorenog
Prostor i vrijeme u fizici mikrokosmosa
Ideje o prostoru i vremenu su se još više produbile u vezi sa proučavanjem mikrosvijeta od strane kvantne mehanike i kvantne teorije polja, što je otkrilo blisku vezu između strukture prostor-vremena i matematike.
Moderni pogledi na prostor i vrijeme
Ranije smo saznali koja su svojstva prostora i vremena univerzalna (univerzalna), a koja su specifična (njihova univerzalnost nije dokazana). Pripisivanje određenim likovima
Specijalna teorija relativnosti
Nakon stvaranja elektrodinamike, koja je dokazala postojanje u prirodi druge vrste materije - elektromagnetnog polja, koje je matematički opisano sistemom Maksvelovih jednačina,
Opća teorija relativnosti
U SRT su formulisani zakoni za inercijalne sisteme koji se kreću konstantnom brzinom. GR razmatra bilo koji referentni okvir, uključujući i one koji se kreću ubrzano. Na ovaj način
2.6.1. Simetrija: pojam, oblici i svojstva Pojam simetrije. Kao što je poznato, u fizici postoji niz zakona održanja, na primjer, zakon održanja
Principi simetrije i zakoni očuvanja
Šta je simetrija? Riječ je grčka i prevodi se kao "proporcionalnost, proporcionalnost, ujednačenost u rasporedu dijelova". Često se povlače paralele: simetrija i ravnoteža
Dijalektika simetrije i asimetrije
Od davnina, simetrija oblika uočena u prirodi ostavila je snažan utisak na čovjeka. U simetriji je vidio red, harmoniju, savršenstvo koje je donio svemogući stvoritelj
Koncepti kratkog i dugog dometa
Akcija dugog dometa. Nakon otkrića zakona univerzalne gravitacije od strane I. Newtona, a potom i Coulombovog zakona, koji opisuje interakciju električno nabijenih tijela, postavilo se pitanje zašto
Fundamentalni tipovi interakcija
Prema konceptu djelovanja kratkog dometa, sve interakcije između vrtloga (pored direktnog kontakta između njih) se izvode uz pomoć određenih polja (npr. interakcija u teoriji
Dodatnosti
Često razgovaramo o ovom ili onom stanju materije. Na primjer, izdvajamo nekoliko agregatnih stanja tvari: čvrsto, tekuće, plinovito, plazma. Govorimo o stanjima elektromagnetnog polja,
Princip nesigurnosti
Talasne funkcije koje se koriste u kvantnoj mehanici za opisivanje mikročestica omogućavaju da se utvrdi vjerovatnoća pronalaska mikročestica na jednom ili drugom mjestu u prostoru u skladu sa
Princip komplementarnosti
Da bi opisao mikro-objekte, N. Bohr je formulirao temeljni stav kvantne mehanike - princip komplementarnosti, koji je najjasnije iznio u sljedećem obliku:
Princip superpozicije
U fizici, kada se proučavaju linearni sistemi, princip superpozicije se široko koristi. Princip superpozicije: ukupan rezultat uticaja na sistem mnogih faktora jednak je zbiru res
Dinamički i statistički obrasci u prirodi
Razmotrimo dvije vrste fizičkih pojava: mehaničko kretanje tijela i toplinske procese. U prvom slučaju, kretanje tijela je pokorno Newtonovim zakonima, zakonima klasične mehanike. Zako
Oblici energije
Energija (od grčkog - djelovanje, aktivnost) je opća kvantitativna mjera kretanja i interakcije svih vrsta materije.Koncept "energija" povezuje sve prirodne pojave.
Zakon održanja energije za mehaničke procese
Jedan od najosnovnijih zakona prirode je zakon održanja energije, prema kojem se najvažnija fizička veličina - energija - održava u izolovanom sistemu.
Univerzalni zakon održanja i transformacije energije
Proučavanje procesa pretvaranja toplote u rad i obrnuto i uspostavljanje mehaničkog ekvivalenta toplote odigralo je veliku ulogu u otkriću univerzalnog zakona održanja i transformacije.
Zakon održanja energije u termodinamici
Zakon održanja energije odigrao je odlučujuću ulogu u stvaranju nove naučne teorije - termodinamike. Na osnovu ovog zakona došlo je do brojnih otkrića u oblasti elektrodinamike.
Koncept entropije
Koncept entropije je istorijski nastao u razmatranju i proučavanju toplotnih procesa i stvaranju termodinamike. Do vremena rođenja termodinamike, prirodne nauke su dominirale
Osnovne kosmološke teorije evolucije svemira
Doktrina o megasvijetu kao jedinstvenoj cjelini i čitavom području Univerzuma pokrivenom astronomskim posmatranjima (Metagalaksija) naziva se kosmologija. Zaključak
Hemijski koncepti koji opisuju prirodu
Hemija je nauka o supstancama i procesima njihove transformacije, praćeni promjenom sastava i strukture. Osnova hemije je problem
Razvoj doktrine o sastavu materije
Demokrit i Epikur su vjerovali da su sva tijela sastavljena od atoma različitih veličina i oblika, što objašnjava razliku između tijela. Aristotelov Empedokle je vidljiva raznolikost njih
Razvoj doktrine o strukturi molekula
Kada atomi interaguju između njih, može doći do hemijske veze, što dovodi do formiranja poliatomskog sistema - molekula, molekularnog jona ili kristala. hemijska veza
Energija hemijskih procesa i sistema
Hemijske reakcije - interakcija između atoma i molekula, koja dovodi do stvaranja novih supstanci koje se razlikuju od originalnih po kemijskom sastavu ili strukturi. Hemijski
Reaktivnost supstanci
Hemijska kinetika je grana hemije koja proučava obrasce toka fizičkih i hemijskih procesa u vremenu i mehanizme interakcije na atomsko-molekularnom
hemijska ravnoteža. Le Chatelierov princip
Mnoge kemijske reakcije se odvijaju na način da se početne tvari potpuno pretvore u produkte reakcije ili, kako kažu, reakcija ide do kraja. Tako, na primjer, berthollet sol kada se zagrije
Razvoj ideja o evolucijskoj hemiji
Evoluciona hemija razmatra pitanja evolucionog razvoja i poboljšanja hemijskog oblika materije, uključujući i procese njene samoorganizacije pre prelaska na biološki
Unutrašnja struktura i istorija formiranja Zemlje
Zemlja je, kao i druge planete, nastala iz sunčeve supstance. Odnosi
Unutrašnja struktura Zemlje
Glavne metode za proučavanje unutrašnjosti naše planete su, prije svega, geofizička promatranja brzine širenja seizmičkih valova nastalih tijekom eksplozija ili potresa.
Istorija geološke strukture Zemlje
Uobičajeno je da se istorija geološke strukture Zemlje prikazuje u obliku uzastopnih faza ili faza. Geološko vrijeme se računa od početka procesa
Savremeni koncepti razvoja geosferskih školjki
4.2.1. Koncept globalne geološke evolucije Zemlje Razvoj koncepta globalne evolucije Zemlje omogućio je da se zamisli razvoj
Istorija formiranja geosferskih školjki
Razmotrite, u svjetlu koncepta globalne evolucije Zemlje, povijest formiranja glavnih geosferskih školjki. Faze razvoja Zemlje sa stanovišta koncepta globalnog geoeva
Koncept litosfere
Litosfera je vanjski čvrsti omotač Zemlje, koji uključuje cijelu zemljinu koru i dio gornjeg omotača. Ovo je poseban sloj debljine oko 100 km. niži gr
Ekološke funkcije litosfere
Obično se razlikuju četiri ekološke funkcije litosfere: resursna, geodinamička, geofizička i geohemijska. Određena je resursna funkcija litosfere
Litosfera kao abiotička sredina
U litosferi se dešavaju mnogi procesi (pomeranja, mulj, klizišta, erozija itd.) koji imaju niz štetnih ekoloških posledica u pojedinim delovima planete, a ponekad
Osobine biološkog nivoa organizacije materije
Biologija (od grčkog "bios" - život, "logos" - učenje) je nauka o živoj prirodi. Biologija proučava žive organizme - viruse, bakterije, gljive, životinje i biljke. AT
Nivoi organizacije žive materije
Nivo organizacije žive materije je funkcionalno mesto biološke strukture određenog stepena složenosti u opštoj hijerarhiji živog. Razlikuju se sljedeći nivoi
Svojstva živih sistema
M. V. Volkenstein je predložio sljedeću definiciju života: „Živa tijela koja postoje na Zemlji su otvoreni, samoregulirajući i samoreproducirajući sistemi,
Hemijski sastav, struktura i reprodukcija ćelija
Od 112 hemijskih elemenata periodnog sistema, D.I. Mendeljejev, sastav organizama uključuje više od polovine. Hemijski elementi su dio ćelija u obliku jona ili komponenti neorganskih molekula.
Biosfera i njena struktura
Termin "biosfera" koristio je 1875. godine austrijski geolog E. Suess da označi ljusku Zemlje koju naseljavaju živi organizmi. U 20-im godinama. prošlog veka u delima V.I. Ver
Funkcije žive materije biosfere
Živa materija obezbeđuje biogeohemijsku cirkulaciju supstanci i konverziju energije u biosferi. Razlikuju se sljedeće glavne geohemijske funkcije žive tvari: 1. Energetske
Krug supstanci u biosferi
Osnova samoodržavanja života na Zemlji su biogeohemijski ciklusi. Svi hemijski elementi koji se koriste u životnim procesima organizama vrše stalna kretanja.
Osnovna evoluciona učenja
Dugi niz stoljeća dominirale su ideje o božanskom poreklu prirode, da su vrste organizama stvorene u sadašnjim oblicima, nakon čega se ne mijenjaju.
Mikro- i makroevolucija. Faktori evolucije
Evolucijski proces je podijeljen u dvije faze: - mikroevolucija - pojava novih vrsta; - makroevolucija - evolucija
Pravci evolutivnog procesa
Od nastanka života razvoj žive prirode išao je od jednostavnih do složenih, od niskoorganizovanih oblika do visokoorganizovanih, i imao je progresivni karakter. ALI.
Osnovna pravila evolucije
Pravilo ireverzibilnosti evolucije (pravilo L. Dolloa): evolucijski proces je nepovratan, povratak u prethodno evolucijsko stanje, prethodno izveden u nizu generacija predaka, nije
Poreklo života na zemlji
Postoji nekoliko hipoteza o nastanku života na Zemlji. Kreacionizam - zemaljski život je stvorio Stvoritelj. Ideje o božanskom stvaranju svijeta
Mehanizam nastanka života
Starost Zemlje je oko 4,6-4,7 milijardi godina. Život ima svoju istoriju, koja je počela, prema paleontološkim podacima, pre 3-3,5 milijardi godina. Godine 1924. ruski akademik A.I. Oparin
Početne faze razvoja života na Zemlji
Vjeruje se da su se prve primitivne ćelije pojavile u vodenoj sredini Zemlje prije 3,8 milijardi godina - anaerobni, heterotrofni prokarioti, hranili su se abiogeno sintetiziranim ili
Glavne faze razvoja biosfere
Eonska era Period Dob (početak), milion godina Organski svijet
Sistem organskog svijeta Zemlje
Savremena biološka raznolikost: od 5 do 30 miliona vrsta na Zemlji. Biološka raznolikost - kao rezultat interakcije dva procesa - specijacije i izumiranja. biološki
Nadkraljevstvo Eukariota
Eukarioti su jednoćelijski ili višećelijski organizmi sa dobro oblikovanim jezgrom i raznim organelama. KRALJEVSTVO GLJIVA - Potkraljevstvo sluzavih gljiva
Struktura i funkcionisanje ekoloških sistema
Faktori životne sredine su pojedinačni elementi životne sredine koji utiču na organizme. Svako od staništa se razlikuje po karakteristikama uticaja
Koncepti održivog razvoja
Pojava na Zemlji prije oko 40 hiljada godina, Vernadsky je smatrao Homo sapiensa prirodnim dijelom biosfere, a njegovu aktivnost najvažnijim geološkim faktorom. Sa poda
Osnovni genetski procesi. Biosinteza proteina
Funkcionalnost genetskog materijala (sposobnost da se očuva i reprodukuje tokom promene ćelijskih generacija, da se realizuje u ontogenezi i, u nekim slučajevima, da se promeni
Osnovni zakoni genetike
Mendelov prvi zakon (zakon uniformnosti): pri ukrštanju homozigotnih jedinki svi hibridi prve generacije su ujednačeni. Na primjer, prilikom prelaska
Nasljedna i nenasljedna varijabilnost
Razlike između vrsta i razlike među jedinkama unutar vrste uočavaju se zbog univerzalnog svojstva živog - varijabilnosti. Razlikovati nenasljedne i
Kao faktori za dalju evoluciju
Genetski (genetski) inženjering je skup metoda za konstruisanje genetskih struktura i nasljeđivanja na laboratorijski način (in vitro).
Antropogeneza
Čovjek je integralno jedinstvo biološkog (organizma), mentalnog i društvenog nivoa koji se formira od prirodnog i društvenog, nasljednog i životnog
Fiziološke karakteristike osobe
Fiziologija proučava funkcije živog organizma, pojedinih organa, organskih sistema, kao i mehanizam regulacije ovih funkcija. Čovjek je kompleksno samoregulirajući
Osnovni obrasci ljudskog rasta
Kriva ljudskog rasta, prenatalni i postnatalni rast, apsolutna visina, stopa rasta. Prenatalni rast, opšte karakteristike prenatalnog rasta, promena brzine rasta od fetusa
Ljudsko zdravlje
Prema Svjetskoj zdravstvenoj organizaciji (WHO), ljudsko zdravlje je stanje potpunog fizičkog, mentalnog i socijalnog blagostanja. super
Grupisanje faktora rizika i njihov značaj za zdravlje
Grupe faktora rizika Faktori rizika Vrijednost za zdravlje, % (za Rusiju) Biološki faktori
Emocije. Kreacija
Emocije su reakcije životinja i ljudi na utjecaj vanjskih i unutarnjih podražaja, koji imaju izraženu subjektivnu obojenost i pokrivaju sve vrste čuda.
performanse
Efikasnost je sposobnost obavljanja posla. Sa fiziološke tačke gledišta, performanse određuju sposobnost tijela da obavlja rad, održava strukturu i skladištenje energije.
Principi mudrog odnosa prema životu
Fizička aktivnost smiruje i pomaže da se izdrže psihičke traume. Mentalno preopterećenje, neuspjesi, nesigurnost, besciljno postojanje su najštetniji stresori. Među svim radovima
Kontradikcije moderne civilizacije
Prije sto pedeset godina u biosferi se razvila određena ravnoteža. Čovjek je koristio relativno mali dio prirodnih resursa, prerađivao ga da bi sebi obezbijedio
Pojam bioetike i njeni principi
Kako bi se spriječio razvoj ovakvog pesimističkog scenarija evolucije biosfere, posljednjih godina jača nova nauka - bioetika, koja se nalazi na raskrsnici biologije.
Medicinska bioetika
Jedan od veoma važnih problema bioetike je i problem "čovek-medicina". To uključuje, na primjer, pitanja kao što je preporučljivost održavanja života smrtno bolesnog
Principi ponašanja životinja
Bioetiku treba smatrati prirodnim opravdanjem ljudskog morala. Kada mi ljudi kažemo „svi smo mi ljudi i ništa nam ljudsko nije strano“, u stvari, naše ponašanje je slično
Biosfera i svemirski ciklusi
Biosfera je živi otvoreni sistem. Razmjenjuje energiju i materiju sa vanjskim svijetom. U ovom slučaju, vanjski svijet je bezgranični vanjski prostor. Vani na Ze
Biosfera i noosfera
Faktori evolucije i stadijumi razvoja biosfere Evolucija biosfere veći deo njene istorije odvijala se pod uticajem dva glavna faktora: 1) prirodnog
Savremena prirodna nauka i ekologija
Ekologija je trenutno od posebnog interesa kako u raznim prirodnim disciplinama tako iu humanističkim naukama. Integracioni pravac u ovoj nauci povezan je sa istraživanjem
Filozofija životne sredine
Zadatak savremene nauke o životnoj sredini je da traži takve načine uticaja na životnu sredinu koji bi pomogli u sprečavanju katastrofalnih posledica i praktičnoj upotrebi.
planetarno razmišljanje
Kada dođe vrijeme za određenu ideju, sistem vjerovanja, ona se počinju manifestirati na razne načine, u najrazličitijim oblicima i vrstama. Ova pojava je česta
Noosfera
Noosfera se shvata kao sfera uma, ali ovaj koncept još nije dovoljno razvijen. Međutim, gledište prema kojem je noosfera jedna od prirodnih
Posljednjih godina radovi brojnih autora, a prije svega I. Prigoginea i P. Glensdorfa, razvili su termodinamiku jako neravnotežnih sistema u kojima je odnos između termodinamičkih
Prostorne disipativne strukture
Najjednostavniji primjer prostornih struktura su Benardove ćelije, koje je otkrio 1900. Ako se horizontalni sloj tekućine snažno zagrije odozdo, onda između donjeg i gornjeg sloja
Privremene disipativne strukture
Primer privremene disipativne strukture je hemijski sistem u kome se javlja takozvana reakcija Belousov-Žabotinski. Ako sistem odstupa od
Hemijska osnova morfogeneze
Godine 1952. objavljen je rad A. Turinga "O hemijskoj osnovi morfogeneze". Morfogeneza je nastanak i razvoj složene strukture življenja
Samoorganizacija u divljini
Razmotrimo proces samoregulacije u životnim zajednicama na prilično jednostavnom primjeru. Pretpostavimo da zečevi i lisice kohabitiraju u nekoj ekološkoj niši. Ako u nekim
Samoorganizacija u neravnotežnim sistemima
Razmotrite jednostavnu simetričnu bifurkaciju prikazanu na Sl. 5. Otkrijmo kako nastaje samoorganizacija i koji se procesi dešavaju kada se njen prag pređe.
Vrste procesa samoorganizacije
Postoje tri tipa procesa samoorganizacije: 1) procesi spontanog nastajanja organizacije, tj. nastajanje iz određenog skupa integralnih objekata određenog nivoa ali
Principi univerzalnog evolucionizma
Princip univerzalnog evolucionizma jedan je od dominantnih modernih koncepata u nauci. Nastao u početku kao rezultat generalizacije prirodnonaučnog znanja, postepeno je postao
Samoorganizacija u mikrokosmosu. Formiranje elementarnog sastava supstance materije
Na osnovu dostignuća nuklearne fizike u prvoj polovini prošlog veka, bilo je moguće razumeti mehanizam nastanka hemijskih elemenata u prirodi. Godine 1946–1948 Američki fizičar D. Gamow
Hemijska evolucija na molekularnom nivou
Prije pojave života na Zemlji, dugo vremena, u trajanju od oko dvije milijarde godina, odvijala se hemijska evolucija nežive (inertne) materije. Zbog postojanja
Samoorganizacija u živoj i neživoj prirodi
Na osnovu podataka arheologije, paleontologije i antropologije, Charles Darwin je, kao što znate, dokazao da je čitava raznolikost živih organizama nastala u procesu duge evolucije od
Samoorganizacija Univerzuma
Čak i prije manje od stotinu godina, naukom je dominiralo gledište o homogenom, stacionarnom, beskonačnom u vremenu i prostoru svemira. Međutim, nakon stvaranja opće teorije od strane A. Einsteina,
Koncepti evolucijske prirodne nauke
Kratka analiza procesa koji se dešavaju u mikro-, makro- i mega-svijetu omogućava nam da kažemo da su evolucijski procesi dominantni na svim nivoima organizacije materije. Ovo
Struktura i integritet u prirodi. Osnovna priroda koncepta integriteta
Najvažniji atributi prirode su struktura i integritet. Oni izražavaju uređenost njenog postojanja i specifične oblike u kojima se manifestuje. Struktura str
Principi integriteta savremene prirodne nauke
Treba napomenuti da se u ovom trenutku ubrzano razvija filozofija nauke, koja se značajno razlikuje od prirodnih nauka i po svojim ciljevima i po metodama istraživanja. Filozofija uključena
Samoorganizacija u prirodi u smislu parametara poretka
Sistem se može definirati kao kompleks elemenata koji međusobno djeluju (Bertalanffyjeva definicija). Sistem se može definirati kao bilo koji skup varijabli koje
Metodologija za razumijevanje otvorenog nelinearnog svijeta
21. vijek karakteriše brzi eksponencijalni rast naučnog znanja. Čovječanstvo zna i može učiniti mnogo više nego što razumno može koristiti. Ovo je stvorilo ozbiljan problem
Glavne karakteristike savremene prirodne nauke
Izdvojimo nekoliko karakterističnih osobina savremene prirodne nauke. 1. Razvoj prirodnih nauka u XVII-XVIII vijeku. i sve do kraja 19. veka. odvijala pod ogromnom dominacijom
I sinergijsko okruženje u poimanju prirode
Sinergetski pristup spoznaji, tačnije poimanju Prirode, pun je i u smislu da postaje jasnije da se znanje ne stiče kao stvar ovladavanjem njime.
Principi nelinearne slike svijeta
Prvu naučnu sliku sveta izgradio je I. Newton, uprkos unutrašnjem paradoksu, ispostavilo se da je iznenađujuće plodonosna, dugi niz godina, koja je predodredila samokretanje
Od samooscilacija do samoorganizacije
Da bi se objasnilo ponašanje otvorenih sistema i njihovo razumevanje, zgodno je koristiti aparat nelinearnih oscilatornih sistema, razvijen u radio elektronici i komunikacijama, na fazi
Formiranje inovativne kulture
Inovativna kultura je znanje, vještine i iskustvo ciljane obuke, integrirane implementacije i sveobuhvatnog razvoja inovacija u različitim oblastima ljudskog života.
Glossary
Abiogena - abiogena evolucija, abiogena supstanca - neživog, nebiološkog porijekla. Abiogeneza je spontano nastajanje života
nasljedne informacije EMBRIOLOGIJA ŽIVOTINJA
NASLJEDNE INFORMACIJE, GENETIČKE INFORMACIJE - informacije o znakovima i svojstvima organizma, koje se prenose naslijedom. Kod višećelijskih organizama prenosi se uz pomoć zametnih stanica – gameta. Zapisan je kao niz nukleotida u molekuli DNK, koji određuje sintezu specifičnih ćelijskih proteina i odgovarajući razvoj svih znakova i svojstava organizma.
Opća embriologija: Terminološki rječnik - Stavropolj. O.V. Dilekova, T.I. Lapin. 2010 .
Pogledajte šta je "nasljedni podatak" u drugim rječnicima:
nasljedne informacije- * recesijska informacija * nasledna informacijska sekvenca nukleotida u molekulu DNK, koja određuje sintezu specifičnih ćelijskih proteina, RNK, tRNA, i razvoj na njihovoj osnovi odgovarajućih znakova organizma (). Naslijeđena imovina je... Genetika. enciklopedijski rječnik
NASLJEDNI PODACI- genetske informacije o nasljednim strukturama tijela, primljene od predaka u obliku skupa gena. Ekološki enciklopedijski rječnik. Kišinjev: Glavno izdanje Moldavske sovjetske enciklopedije. I.I. Deda. 1989... Ekološki rječnik
nasljedne informacije- pogledajte genetske informacije... Veliki medicinski rječnik
nasljedne informacije- Nukleinske kiseline (od latinskog nucleus nucleus) su visokomolekularna organska jedinjenja, biopolimeri (polinukleotidi) formirani od nukleotidnih ostataka. Nukleinske kiseline DNK i RNK prisutne su u ćelijama svih živih organizama i obavljaju ... ... Wikipediju
NASLJEDNI PODACI- sekvenca nukleotida u molekuli DNK, koja određuje sintezu specifičnih ćelijskih proteina i razvoj na njihovoj osnovi odgovarajućih znakova organizma...
Genetske (nasljedne) informacije- programi posebno kodirani u organizmima, koje su primili od svojih predaka i ugrađeni u njihove nasljedne strukture u obliku skupa gena o sastavu, strukturi i prirodi metabolizma tvari koje čine tijelo...
nasledni prenos- predstavlja prenos prava na primanje zaostavštine, odnosno ako je nasljednik, pozvan na nasljeđivanje po oporuci ili po zakonu, preminuo nakon otvaranja zaostavštine, a da nije imao vremena da je prihvati u propisanom roku, pravo da prihvati šta je trebalo... ... Wikipedia
Informacija genetska (nasljedna)- (vidi Informacije, Genetika) program svojstava organizma, ugrađen u naslijeđene strukture (DNK, dijelom u RNK) i primljen od predaka u obliku genetskog koda. Naslijeđene informacije određuju morfološku strukturu, rast, razvoj, razmjenu ... ... Počeci moderne prirodne nauke
genetske informacije- (sin. nasljedne informacije) informacije o građi i funkcijama tijela, ugrađene u ukupnost gena... Veliki medicinski rječnik
GENETIČKE INFORMACIJE- vidi nasljedne podatke... Pojmovnik botaničkih termina
Knjige
- , Spektor Anna Arturovna , Ovaj ilustrovani atlas jedinstven je po tome što neće voditi mladog čitaoca kroz zemlje i kontinente, već će jasno pokazati ljudsku anatomiju. Kao iu molekuli DNK cijeli nasljedni ... Kategorija: Muškarac. Zemlja. Univerzum Serija: Dječji ilustrovani atlas Izdavač: Avanta, Kupite za 696 rubalja
- Ilustrovani atlas ljudske anatomije za djecu, Spektor A., Ovaj ilustrovani atlas jedinstven je po tome što neće voditi mladog čitaoca kroz zemlje i kontinente, već će jasno pokazati ljudsku anatomiju. Kao iu molekuli DNK, sve nasljedne ... Kategorija:
Uvod
1. Koncept nasljeđa
3. Mehanizam naslijeđa
Zaključak
Bibliografija
Uvod
U organskom svijetu postoji nevjerovatna sličnost između roditelja i djece, između braće i sestara, ali i drugih rođaka. Ova sličnost je posljedica nasljednosti, odnosno sposobnosti živih bića da sačuvaju i prenesu u niz generacija osobine strukture, funkcioniranja i razvoja karakteristične za vrstu ili populaciju. Nasljednost osigurava postojanost i raznolikost životnih oblika i leži u osnovi prijenosa nasljednih sklonosti odgovornih za formiranje karakteristika i svojstava organizma. Zbog naslijeđa, neke vrste (na primjer, riba kolakant koja je živjela u devonskom periodu) ostale su gotovo nepromijenjene stotinama milijuna godina, reproducirajući ogroman broj generacija za to vrijeme.
1. Koncept nasljeđa
Nasljednost je svojstvo svojstveno svim organizmima da ponavljaju iste znakove i karakteristike razvoja u nizu generacija; zbog prijenosa u procesu reprodukcije s jedne generacije na drugu materijalnih struktura ćelije, koja sadrži programe za razvoj novih jedinki iz njih. Dakle, naslijeđe osigurava kontinuitet morfološke, fiziološke i biohemijske organizacije živih bića, prirodu njihovog individualnog razvoja, odnosno ontogenezu. Kao opći biološki fenomen, naslijeđe je najvažniji uslov za postojanje diferenciranih oblika života, znakova organizama, iako ga narušava varijabilnost – nastanak razlika među organizmima. Utječući na široku paletu osobina u svim fazama ontogeneze organizama, nasljednost se manifestira u obrascima nasljeđivanja osobina, odnosno njihovog prenošenja s roditelja na potomke.
Ponekad se termin nasljedstvo odnosi na prijenos s jedne generacije na drugu zaraznih principa (tzv. infektivno nasljeđe) ili vještina obuke, obrazovanja, tradicije (tzv. socijalno ili signalno naslijeđe). o naslijeđu izvan njegove biološke i evolucijske suštine diskutabilno.
Dakle, naslijeđe je najvažnija karakteristika živih organizama, koja se sastoji u sposobnosti prenošenja svojih svojstava i funkcija s roditelja na potomstvo.
2. Definicija gena. Glavna funkcija gena
Gen je jedinica skladištenja, prijenosa i realizacije nasljednih informacija. Gen je specifičan dio molekule DNK, u čijoj strukturi je kodirana struktura određenog polipeptida (proteina). Ova naizgled jednostavna pozicija mnogima je poznata još iz škole. Sada je jasno da mnoge regije DNK ne kodiraju proteine, ali vjerovatno obavljaju regulatorne funkcije. U svakom slučaju, u strukturi ljudskog genoma samo oko 2% DNK predstavlja sekvence na osnovu kojih se sintetiše glasnička RNK (proces transkripcije), koja zatim određuje sekvencu aminokiselina tokom sinteze proteina (proces translacije). Trenutno se vjeruje da u ljudskom genomu postoji oko 30.000 gena.
Glavna funkcija gena je kodiranje informacija za sintezu određenog proteina.
Svojstva gena
1. diskretnost - nemešljivost gena;
2. stabilnost - sposobnost održavanja strukture;
3. labilnost - sposobnost višestruke mutacije;
4. višestruki alelizam – mnogi geni postoje u populaciji u različitim molekularnim oblicima;
5. alelizam - u genotipu diploidnih organizama postoje samo dva oblika gena;
6. specifičnost - svaki gen kodira svoj proizvod;
7. pleiotropija - višestruki efekat gena;
8. ekspresivnost - stepen ekspresije gena u osobini;
9. penetrantnost - učestalost ispoljavanja gena u fenotipu;
10. amplifikacija - povećanje broja kopija gena.
Klasifikacija gena
1. Strukturni geni - jedinstvene komponente genoma, koje predstavljaju jednu sekvencu koja kodira određeni protein ili neke vrste RNK.
2. Funkcionalni geni – regulišu rad strukturnih gena.
3. Mehanizam naslijeđa
Ćelije kroz koje se ostvaruje kontinuitet generacija - specijalizovane polne tokom polne reprodukcije i nespecijalizovane (somatske) ćelije tela tokom aseksualne reprodukcije ne nose znakove i svojstva samih budućih organizama, već samo začetke njihovog razvoja. . Ove sklonosti su geni. Gen je dio molekule DNK (ili dio hromozoma) koji određuje mogućnost razvoja posebne elementarne osobine. Molekul DNK se sastoji od dva polinukleotidna lanca uvijena jedan oko drugog u spiralu. Lanci su građeni od velikog broja monomera 4 vrste - nukleotida, čiju specifičnost određuje jedna od 4 azotne baze. Kombinacija tri susjedna nukleotida u lancu DNK čini genetski kod. DNK se precizno reprodukuje tokom ćelijske deobe, što obezbeđuje prenošenje naslednih osobina i specifičnih oblika metabolizma u nizu generacija ćelija i organizama.
Gen je grupa susjednih nukleotida koji kodiraju jedan protein koji određuje jednu osobinu. Broj gena je veoma velik: osoba ih ima na desetine hiljada. Isti gen može uticati na razvoj većeg broja osobina, kao što više gena može uticati na formiranje jedne osobine.
Svaka vrsta biljaka i životinja ima svoj kvantitativni skup hromozoma. U svim organizmima iste vrste, svaki gen se nalazi na istom mjestu na strogo definiranom hromozomu. Svaka ćelija u ljudskom tijelu sadrži 46 hromozoma. Gotovo svi hromozomi u setu predstavljeni su u parovima, svaki od 22 para uključuje identične hromozome iste veličine, a 23. par je polni hromozom: kod žena se sastoji od istih XX hromozoma, a kod muškaraca - XY. U halogenom setu hromozoma postoji samo jedan gen odgovoran za razvoj ove osobine. Diploidni skup hromozoma (u somatskim ćelijama) sadrži dva homologna hromozoma i, shodno tome, dva gena koji određuju razvoj jedne određene osobine.
Genetske informacije su kodirane u nizu azotnih baza sadržanih u molekuli DNK. Azotne baze se mogu smatrati "slovima" genetskog alfabeta. Niz osnova formira "riječi". Geni su neka vrsta "rečenica" napisanih genetskim jezikom. Prema tome, genetski sadržaj organizma je takoreći „knjiga“ sastavljena od genetskih prijedloga. Za razliku od striktno definisanog rasporeda azotnih baza u dva komplementarna dela, ne postoje ograničenja u pogledu redosleda u kojem baze moraju da slede jedna drugu duž istog lanca. Zbog toga postoji gotovo neograničen broj različitih DNK molekula. Broj mogućih genetskih poruka kodiranih dovoljno dugim lancima DNK je praktično neograničen. Tri evolucijski fiksirana univerzalna procesa odgovorna su za reprodukciju nasljednih svojstava u generacijama biljaka, životinja i ljudi.
Sažeci predavanja
Tema predavanja: MOLEKULARNE OSNOVE NASLJEDNOSTI. REALIZACIJA NASLJEDNIH INFORMACIJA.
Šta je nasledna informacija?
Pod nasljednim informacijama podrazumijevamo informacije o strukturi proteina i prirodi sinteze proteina u ljudskom tijelu. Sinonim je genetska informacija.
Nukleinske kiseline igraju vodeću ulogu u skladištenju i implementaciji nasljednih informacija. Nukleinske kiseline su polimeri čiji su monomeri nukleotidi. Po prvi put nukleinske kiseline je otkrio F. Miescher 1869. godine u jezgrima leukocita iz gnoja. Ime dolazi od latinskog nucleus - jezgra. Postoje dvije vrste nukleinskih kiselina: DNK i RNK
Funkcije nukleinskih kiselina
DNK pohranjuje genetske informacije. DNK sadrži gene. RNK sudjeluju u biosintezi proteina (tj. u implementaciji nasljednih informacija)
Otkrivanje uloge DNK u pohranjivanju nasljednih informacija. Godine 1944. Oswald Avery, Macklin McCarty i Colin MacLeod predstavili su dokaze da se geni nalaze u DNK. Radili su s pneumokokom, koji imaju dva soja: patogeni (S-soj) i nepatogen (R-soj). Infekcija miševa S-som dovodi do njihove smrti
Ako se daje R-soj, miševi prežive. DNK, proteini i polisaharidi izolovani su iz ubijenih bakterija S-soja i dodani R-soju. Dodatak DNK uzrokuje transformaciju nepatogenog soja u patogeni.
Istorija otkrića strukture DNK.
Strukturu DNK otkrili su 1953. J. Watson i F. Crick. U svom radu koristili su podatke biohemičara E. Chargaffa i biofizičara R. Franklina, M. Wilkinsa.
Rad E. Chargaffa: 1950. godine biohemičar Erwin Chargaff je otkrio da u molekulu DNK:
1) A=T i G=C
2) Zbroj purinskih baza (A i G) jednak je zbroju pirimidinskih baza (T i C): A + G = T + C
Ili A+G/T+C=1
Rad R. Franklina i M. Ulkinsa: Ranih 50-ih. biofizičari R. Franklin i M. Wilkins dobili su rendgenske snimke DNK, koji su pokazali da DNK ima oblik dvostruke spirale. Godine 1962. F. Crick, J. Watson i Maurice Wilkins dobili su Nobelovu nagradu za fiziologiju ili medicinu za dešifriranje strukture DNK
DNK struktura
DNK je polimer koji se sastoji od monomera zvanih nukleotidi. Struktura DNK nukleotida: DNK nukleotid se sastoji od ostataka tri jedinjenja:
1) Deoksiriboza monosaharid
2) Fosfat - ostatak fosforne kiseline
3) Jedna od četiri azotne baze - adenin (A), timin (T), gvanin (G) i citozin (C).
Azotne baze: A i G su derivati purina (dva prstena), T i C su derivati pirimidina (jedan prsten).
A je komplementaran sa T
G je komplementaran sa C
Između A i T 2 formiraju se vodonične veze, između G i C - 3
U nukleotidu, atomi ugljika u deoksiribozi su numerisani od 1' do 5'.
Azotna baza je vezana za 1'-ugljenik, a fosfat je vezan za 5'-ugljenik. Nukleotidi su međusobno povezani fosfodiestarskim vezama. Kao rezultat, formira se polinukleotidni lanac.Kostur lanca se sastoji od naizmjeničnih molekula fosfata i šećera dezoksiriboze.
Dušične baze se nalaze na strani molekula. Jedan od krajeva lanca označen je 5', a drugi - 3' (prema oznaci odgovarajućih atoma ugljika). Na 5' kraju je slobodni fosfat, ovo je početak molekule. Na 3' kraju je OH grupa. Ovo je rep molekula. Novi nukleotidi se mogu dodati na 3' kraj.
struktura DNK:
Prema Crick-Watson modelu, DNK se sastoji od dva polinukleotidna lanca koja su umotana. Spiralna desna (B-oblika)
Lanci u DNK su antiparalelni. 5' kraj jednog polinukleotidnog lanca povezan je sa 3' krajem drugog.
Male i velike brazde su vidljive u molekulu DNK.
U dva lanca azotne baze su locirane po principu komplementarnosti i povezane su vodikovim vezama
A i T - dvije vodonične veze
G i C - tri
Glavna svojstva genetskog koda:
Trojstvo
degeneracija (višak)
Specifičnost
nepreklapanje
Jednosmjerno
Prisutnost startnog kodona (AUG) i nonsens kodona
Kolinearnost
Svestranost
Ekspresija gena se shvata kao realizacija nasljednih informacija zapisanih u njemu. Sinteza proteina je proces koji osigurava implementaciju nasljednih informacija u ćeliji. Prema središnjoj dogmi molekularne biologije, on ide u sljedećem smjeru:
DNK → mRNA → protein → osobina.
Faze sinteze proteina
Transkripcija - sinteza mRNA
Aktivacija aminokiselina i vezivanje za tRNA
Translacija - sinteza primarne strukture proteina u ribosomu
Posttranslacioni procesi formiranje prostornih proteinskih struktura (sekundarne, tercijarne, kvartarne), modifikacija aminokiselina.
Transkripcija je sinteza mRNA. Kod eukariota transkripcija ima svoje osobenosti.
Eukariotski gen se sastoji od egzona i introna. Introni ne kodiraju proteine. Oni su izrezani iz mRNA. Dakle, transkripcija kod eukariota uključuje dvije faze:
Sinteza pro-mRNA (nezrele mRNA) koja je u potpunosti komplementarna genu.
Procesiranje-sazrevanje mRNA. Obrada uključuje:
spajanje (izrezivanje introna i šivanje egzona),
formiranje kape i poli-A repa. Kapica (modifikovani gvanin) je vezan za početni kraj mRNK, poli-A rep - veliki broj A-nukleotida je vezan za kraj mRNK. Kapica i rep osiguravaju stabilnost mRNA u citoplazmi.
Postoji oko 50 tipova RNK u eukariotskim ćelijama (zbog suvišnosti genetskog koda). Svaka tRNA ima antikodon (za interakciju sa kodonom mRNA) i akceptorsko mjesto (gdje je vezana aminokiselina). Kombinaciju tRNA sa amino kiselinom katalizira enzim aminoacil-tRNA sintetaza. Procesu prethodi aktivacija aminokiselina (veza sa ostatkom ATP-AMP).
Aminokiselina + ATP \u003d Aminokiselina + AMP (AA + AMP)
AA + AMP + tRNA = AA + tRNA + AMP
Broadcast.
Translacija je sinteza primarne strukture proteina u ribosomu. Koraci emitovanja:
Inicijacija - početak emitovanja. Ribosom se povezuje na mRNA i hvata dva kodona (prvi - početni - nalazi se u peptidilnom centru). tRNA sa početnim metioninom približava se početnom tripletu. Formira se početni kompleks - ribosom, početni triplet, tRNA
Elongacija je sinteza polipeptida. Druga tRNA sa aminokiselinom odgovara drugom kodonu mRNA. Ako je tRNA antikodon komplementaran kodonu mRNA, dvije aminokiseline su spojene peptidnom vezom. Tada prva tRNA napušta ribozom, ribosom se kreće naprijed za jedan triplet. Nova tRNA sa amino kiselinom odgovara ovom tripletu. Ako je tRNA antikodon komplementaran kodonu mRNA, tada se formira peptidna veza između posljednje dvije aminokiseline i proces se ponavlja. Proces se nastavlja sve dok ribosom ne dođe do stop kodona.
Završetak transkripcije je kraj. Ribosom stiže do stop kodona. Sinteza polipeptida se zaustavlja.
Posttranslacioni procesi - formiranje sekundarne, tercijarne, kvaternarne strukture proteina, modifikacija aminokiselina Proces se može odvijati u citoplazmi, granularnom ER, Golgijevom kompleksu. Nakon što protein formira tercijarnu ili kvartarnu strukturu, može obavljati svoje funkcije.
Prokarioti imaju kružnu DNK, koja kodira mali broj proteina (E. coli ima preko 4000). Mnoge gene karakteriše operonska regulacija aktivnosti.
Operaon je grupa strukturnih gena koji kodiraju enzimske proteine jednog metaboličkog procesa i čiji je rad pod kontrolom zajedničkih regulatornih gena. Operaoni dozvoljavaju maloj DNK da kodira mnoge proteine.
Operaon su 1961. godine otkrili francuski naučnici Jacob i Monod. Otkrili su laktozni operon u Escherichia coli. Kada se E. coli stavi u medij koji sadrži laktozu, počinje proizvoditi tri enzima uključena u metabolizam laktoze.
Enzimi kodiraju za tri strukturna gena:
lacZ - galaktozidaza - razlaže laktozu na glukozu i galaktozu
Lac Y-permeaza enzim (osigurava ulazak laktoze u ćeliju)
lacA je transacetilaza koja je uključena u uklanjanje toksičnih proizvoda razgradnje laktoze iz stanice.
Regulatorni gen - kodira protein represor
Promotorski gen - mjesto vezivanja RNA polimeraze za početak transkripcije
Operatorski gen. Ako je protein represor vezan za njega, tada blokira transkripciju.
Terminator - na njemu se završava transkripcija.
Operaon se inaktivira kada je protein represor vezan za operatorski gen. Operaon je aktivan kada laktoza uđe u ćeliju. Veže se za protein represora i inaktivira ga. Počinje sinteza tri enzima.
Razlike u organizaciji genoma i ekspresiji gena
kod prokariota i eukariota
| prokarioti | eukarioti |
| DNK prstenastog oblika, nije povezan sa proteinima, nalazi se u citoplazmi | DNK je linearna, kombinuje se sa histonskim i nehistonskim proteinima, nalazi se u ćelijskom jezgru |
| Geni nemaju introne | Postoje introni |
| Malo gena (E. coli ima oko 4000) | Mnogi geni (osoba ima do 30.000) |
| Postoje operoni | Nema operona Svaki gen je okružen grupom regulatornih gena |
Regulacija ekspresije gena kod eukariota.
Svaka eukariotska ćelija eksprimira 7-10% svih gena. Preostali geni su u potisnutom (neaktivnom) stanju. Kod eukariota prevladava takozvana pozitivna genetska kontrola, u kojoj je glavni dio genoma potisnut, a regulacija se odvija aktiviranjem potrebnih gena.
Na nivou transkripcije, regulacija se može odvijati na sljedeće načine:
Kontrola nivoa prijevoda
To ide tako što reguliše formiranje mRNK kompleksa - početne tRNK - ribozoma i menja životni vek mRNK zbog različitih citoplazmatskih faktora.
Uz pomoć mikrocitoplazmatske RNK - male RNK koja se veže za mRNA i blokira translaciju
Regulacija stvaranja proteina je moguća i promjenom brzine i aktivnosti posttranslacijske modifikacije polipeptidnog lanca.
Popravak DNK je popravak DNK grešaka. Ako greške ostanu, one mogu dovesti do genskih mutacija i genskih bolesti. Popravka održava genetski integritet i opstanak organizma
1) Fotoreparacija u prokariota. Zračenje ćelija ultraljubičastim zrakama uzrokuje stvaranje timinskih dimera u DNK. UV zraci aktiviraju enzim fotoreaktivacije, koji se vezuje za timinske dimere i razbija ih.
2) Eksciziona popravka kod prokariota i eukariota - enzimi nukleaze izrezuju pogrešnu bazu ili dio oštećenog DNK lanca, tip 1 DNK polimer enzim ubacuje normalne nukleotide, enzime ligaze ukrštaju fragmente.
3) Popravka tokom replikacije - samokorekcija DNK
4) Popravak nakon replikacije - ako se pogrešni nukleotidi ne uklone tokom replikacije, tada se oštećeni lanac rekombinuje sa lancem DNK u drugoj kćerki molekuli i greška je eliminisana
5) SOS-popravka - tokom replikacije DNK polimeraza preskače mjesto oštećenja i nastavlja replikaciju bez prekida, ali se nukleotidna sekvenca mijenja
Bolesti popravke DNK.
Kada je poremećena popravka DNK, u ćelijama se nakupljaju mutacije, što na kraju dovodi do: 1) razvoja tumora, 2) preranog starenja, 3) naslednih bolesti - popravnih bolesti.
Nasljedne bolesti koje su uzrokovane mutacijama gena za popravku DNK nazivaju se bolestima popravke DNK. Primjer je pigmentna kseroderma, genska bolest s autosomno recesivnim načinom nasljeđivanja. Kod pacijenata je poremećena popravka DNK ekscizijom, koji su oštećeni UV zracima i drugim mutagenima. Pod uticajem sunčeve svetlosti na koži se pojavljuju pjege, staračke pjege, s vremenom kod 100% pacijenata oboli od raka kože
Šema prijenosa genetskih informacija u ćeliji je središnja dogma molekularne biologije
Od DNK do DNK - DNK replikacija.
Od DNK do RNK - transkripcija.
Moguće je prenijeti informacije sa RNK na DNK - reverzna transkripcija (u životnom ciklusu virusa i kod eukariota)
Od RNK do proteina - prevod
Pedesetih godina prošlog stoljeća napravljena su najvažnija otkrića u području biologije: razotkrivena je struktura glavnog molekula života, molekula DNK. Principi rada genetskog konstruktora izgledali su genijalno jednostavni i logični, te su odredili razvoj biologije za najmanje pola stoljeća, praktično postajući biološka dogma. Međutim, kako pokazuju nedavne studije, detalji genetskog konstruktora su mnogo raznovrsniji i složeniji nego što se mislilo. Aleksandar Markov, doktor bioloških nauka, zaposlenik Paleontološkog instituta Ruske akademije nauka, govori o najnovijim istraživanjima u oblasti skladištenja i prenošenja naslednih informacija.
klasična genetika
Klasične ideje o mehanizmima genetskog nasljeđivanja razvile su se 1950-ih i 1960-ih kao rezultat niza velikih otkrića molekularnih biologa. Prije svega, ovo je dekodiranje strukture DNK i dekodiranje genetskog koda. Odnosno, postalo je jasno da su nasljedne informacije zabilježene u molekulima DNK u obliku niza od četiri "slova" - nukleotida. Ova informacija se kopira iz DNK u RNK, a zatim se kopija gena koristi kao instrukcija za sintezu proteina. Proteini obavljaju sav osnovni posao u našem tijelu. Oni određuju njegovu cjelokupnu strukturu i sve njene funkcije. I svaka tri slova genetskog koda kodiraju aminokiselinu, a proteini se sastoje od aminokiselina. Ova otkrića izazvala su svojevrsnu euforiju među biolozima, činilo se da je misterija života riješena. I to je dovelo do neke dogmatizacije otvorenih mehanizama. I postalo je općeprihvaćeno da se nasljedne informacije bilježe u molekulima DNK samo na način da se te informacije prenose duž lanca od DNK, odnosno od gena, preko RNK do proteina. I u suprotnom smjeru - od proteina do DNK, informacija ne može ići. Jedini način na koji nastaju nasljedne promjene su slučajne greške u kopiranju molekula DNK ili mutacije.
I takve ideje su se pokazale kao vrlo korisne, vrlo produktivne za razvoj nauke i dovele su do eksplozivnog razvoja molekularne biologije. Ali u procesu istraživanja postupno je postalo jasno da je zapravo originalna shema bila previše pojednostavljena i da je zapravo sve mnogo složenije i nije tako jednostavno. Ispostavilo se da, prvo, nasljedne promjene nastaju ne samo kao rezultat slučajnih mutacija. Drugo, nasljedne informacije se ne prenose samo duž ovog jednosmjernog lanca. I, konačno, treće je da se nasljedne informacije mogu zabilježiti ne samo u DNK. Ovo su tri glavne tačke o kojima bih želeo da govorim.
"Svesne" mutacije
Nasljedne promjene nastaju ne samo zbog slučajnih mutacija. U nekim slučajevima, promjene u genima su prilično značajne, moglo bi se reći svrsishodne. Živopisan primjer je takozvana konverzija gena, koja se događa, posebno, kod patogenih bakterija.
Gonococcus, uzročnik gonoreje, ima površinski protein po kojem ga ćelije imunog sistema prepoznaju. Kada bakterije uđu u tijelo, ćelije imunološkog sistema nauče prepoznati ovaj površinski protein gonokoka. A kada nauče, umnožit će se limfociti s odgovarajućim receptorima koji počinju uništavati ovaj gonokok. A gonokok uzima i "svjesno" mijenja gen svog površinskog proteina tako da se više ne prepoznaje. Ima gen za površinski protein, a osim toga, postoji nekoliko slomljenih kopija ovog gena u genomu, koje se malo razlikuju jedna od druge. I s vremena na vrijeme se dogodi sljedeće: neki fragment radnog gena zamjenjuje se fragmentom jedne od neradnih kopija, i tako gen postaje malo drugačiji, protein postaje malo drugačiji, limfociti ga prestaju prepoznavati . Kao rezultat toga, imunitet protiv gonoreje se formira s velikim poteškoćama ili se uopće ne formira.
Još jedan primjer nenasumičnih promjena javlja se kod bakterija kao odgovor na stres: one povećavaju stopu mutacije. Odnosno, kada, na primjer, E. coli uđe u stresno okruženje, počinje proizvoditi upravo takve proteine koji pri kopiranju DNK prave mnogo više grešaka nego inače. To jest, oni sami povećavaju stopu mutacije. Ovo je, općenito govoreći, rizičan korak, u povoljnim uvjetima bolje je to ne činiti, jer je među novonastalim mutacijama velika većina štetnih ili beskorisnih. Ali ako ipak umrete, onda bakterije uključuju ovaj mehanizam.
Drugi način prenošenja informacija: sa RNK na DNK
Nasljedne informacije se prenose ne samo duž lanca za koji je prvobitno pretpostavljeno DNK - RNK - protein. Najprije je otkriven fenomen takozvane reverzne transkripcije, odnosno informacije se mogu prepisivati, na primjer, kod nekih virusa, sa RNK na DNK, odnosno u suprotnom smjeru. Ispostavilo se da je to prilično čest proces. Ljudski genom također ima odgovarajući enzim, a kao rezultat reverzne transkripcije iz molekula RNK, neke informacije se prepisuju u genom, u DNK.
Kako se to događa? RNK nosi informacije koje nisu u DNK. U fazi kada informacija postoji u obliku RNK, te informacije se aktivno uređuju i pojavljuje se urednik. Ponekad ga uređuju proteini, a ponekad sama RNK uređuje samu sebe.
Obično se u svim višim organizmima geni sastoje od mnogo komada, odnosno ne radi se o kontinuiranoj sekvenci DNK u kojoj je ispisana struktura proteina, već se isječe na komade, a u njih se ubacuju manje-više dugački komadi DNK. između njih koji ne kodiraju protein. Zovu se introni. Prilikom uređivanja RNK mogu doći do raznih promjena. Na primjer, regije kodiranja mogu biti zalijepljene drugačijim redoslijedom. A pritom je sve toliko komplicirano da su ti isječeni komadi RNK aktivni molekuli koji su aktivno uključeni u sve procese, reguliraju aktivnost u nekim drugim genima, reguliraju uređivanje RNK, svojih, drugih. Odnosno, sve je upleteno u složen splet interakcija.
Recimo da uzmemo tekst i izrežemo neke nepotrebne riječi i bacimo ih u smeće. Zamislite sad da su ove nepotrebne riječi ispuzale iz korpe, ponovo se popne u knjigu, počnu da se roje okolo, promijene neke riječi, same se negdje uklope. Suprotno klasičnoj shemi, pokazalo se da je RNK vrlo aktivan akter u svim ovim informacionim procesima.
Ovako uređena RNK se može ponovo napisati u DNK i tako, u određenoj mjeri, stečene osobine mogu biti naslijeđene. Budući da je oblik koji zrela RNK na kraju poprimi, u određenom smislu stečena osobina, može se ponovo napisati u DNK, a zatim se u DNK pojavljuje retro-pseudogen. A takvih retro-pseudogena ima dosta u ljudskom genomu.
Nosilac nasljedne informacije ne može biti samo DNK
Nasljedne informacije, kako se ispostavilo, mogu se zabilježiti ne samo u DNK, već i, očigledno, u RNK. Od 2005. do 2006. godine pojavio se niz članaka u najuglednijim naučnim časopisima, koji predstavljaju rezultate eksperimenata u kojima se zakoni klasične genetike jednostavno grubo krše. Uzeli smo miševe, miševi imaju takav gen koji se zove Kit, on obavlja mnogo različitih funkcija, uključujući bojenje. U eksperimentalne svrhe napravljena je mutirana verzija ovog gena "Kit minus". Svaki gen kod miševa, kod ljudi, ima dvije kopije, jednu od oca, drugu od majke. Miševi sa genotipom "Kit minus-minus" jednostavno uginu. Miševi sa genotipom "Kit plus-minus" imaju bijele šape i bijeli rep, dok "Kit plus-plus" miševi imaju normalnu sivu boju. A prema zakonima klasične genetike, ako uzmemo miševe plus-minus, onda bismo trebali dobiti sljedeću raspodjelu u potomstvu: četvrtina miševa će imati minus-minus genotip i jednostavno će odmah uginuti, četvrtina miševa će imati minus-minus genotip. miševi će imati plus-plus genotip i, shodno tome, normalnu boju i pola, 50% će imati plus ili minus genotip i, shodno tome, imat će bijele šape i rep. Ovo se još uvijek proučava u školi Mendelovih pravilnosti.
Ali na kraju, iz nekog razloga, dobili su da 95% preživjelih miševa ima bijele šape i rep. Kako se ovo moglo dogoditi? Počeli su gledati genotip, jer je sada to prilično lako učiniti. I pokazalo se da je sa genotipom sve u redu, četvrtina miševa ima plus-plus genotip i trebalo bi da ima normalnu boju, ali su imali bijele šape i rep. Odnosno, ispostavilo se da ovi miševi nemaju gen za bjelonogost i bjelorepu, ali postoji znak. Odakle osobina ako nema gena? Odnosno, postalo je jasno da se u ovom slučaju nasljedne informacije ne prenose preko DNK, jer jedno je zapisano u DNK, a mi vidimo drugo. Šta onda, ako ne DNK prenosi ovu osobinu? Naravno, sumnja je prvo pala na RNK. Od miševa sa plus ili minus genotipom izolovali smo RNK koja je očitana iz mutantne kopije gena. Ovi fragmenti su uneseni u jaje divljeg miša, koji nikada nije imao nijednog bijelorepanog miša u svom rodu. Rezultat je belorepi i belonogi miš. To jest, očigledno, ova RNK koja dolazi od roditelja ili je posebno uvedena, ta mutantna RNK nekako utiče na normalnu RNK koja se čita iz normalnog gena. Mutantna RNK pretvara normalnu RNK u abnormalnu RNK, a to je naslijeđeno.
U eksperimentu s miševima, pokazalo se da se u nekim slučajevima nasljedne informacije mogu prenijeti putem RNK. Dakle, postaje jasno da je rad sa informacijama u živim ćelijama mnogo složeniji nego što su to pretpostavljali klasici genetike.
