DNA'nın genetik rolü için kanıt. Hücre yaşam döngüsü Farklı hücrelerde DNA içeriği neden sabittir?

Nükleik asit türleri. Hücrelerde iki tip nükleik asit vardır: deoksiribonükleik asit (DNA) ve ribonükleik asit (RNA). Bu biyopolimerler, nükleotid adı verilen monomerlerden oluşur. DNA ve RNA'nın monomerleri-nükleotitleri, temel yapısal özelliklerde benzerdir. Her nükleotid, güçlü kimyasal bağlarla birbirine bağlanan üç bileşenden oluşur.

RNA'yı oluşturan nükleotidlerin her biri beş karbonlu bir şeker - riboz içerir; azotlu bazlar olarak adlandırılan dört organik bileşikten biri - adenin, guanin, sitozin, urasil (A, G, C, U); fosforik asit kalıntısı.

DNA'yı oluşturan nükleotidler, dört azotlu bazdan biri olan beş karbonlu bir şeker - deoksiriboz içerir: adenin, guanin, sitozin, timin (A, G, C, T); fosforik asit kalıntısı.

Nükleotidlerin bileşiminde, bir yanda bir riboz (veya deoksiriboz) molekülüne azotlu bir baz, diğer yanda bir fosforik asit kalıntısı bağlanır. Nükleotidler birbirine uzun zincirlerle bağlıdır. Böyle bir zincirin omurgası, düzenli olarak değişen şeker ve fosforik asit kalıntılarından oluşur ve bu zincirin yan grupları, düzensiz olarak değişen dört tip azotlu bazdır.

Pirinç. 7. DNA yapısının şeması. Noktalar hidrojen bağlarını gösterir

DNA molekülü, hidrojen bağları ile tüm uzunluk boyunca birbirine bağlanan iki zincirden oluşan bir yapıdır (Şekil 7). DNA moleküllerine özgü olan bu yapıya çift sarmal denir. DNA yapısının bir özelliği, bir zincirdeki azotlu baz A'ya karşı diğer zincirdeki azotlu baz T'nin ve azotlu baz G'ye karşı her zaman azotlu baz C'nin bulunmasıdır. Şematik olarak, bu şu şekilde ifade edilebilir:

A (adenin) - T (timin)
T (timin) - A (adenin)
G (guanin) - C (sitozin)
C (sitozin) - G (guanin)

Bu baz çiftlerine tamamlayıcı bazlar (birbirini tamamlayan) denir. Bazların birbirini tamamlayıcı olduğu DNA zincirlerine tamamlayıcı zincirler denir. Şekil 8, tamamlayıcı bölgelerle bağlanan iki DNA zincirini göstermektedir.

Pirinç. 8. Çift sarmallı bir DNA molekülünün kesiti

DNA molekülünün yapısının modeli 1953'te J. Watson ve F. Crick tarafından önerildi. Deneysel olarak tamamen doğrulandı ve moleküler biyoloji ve genetiğin gelişiminde son derece önemli bir rol oynadı.

DNA moleküllerindeki nükleotidlerin düzenlenmesi, lineer protein moleküllerindeki amino asitlerin düzenini, yani birincil yapılarını belirler. Bir dizi protein (enzimler, hormonlar vb.) bir hücrenin ve bir organizmanın özelliklerini belirler. DNA molekülleri bu özellikler hakkında bilgi depolar ve onları nesilden nesile aktarır, yani kalıtsal bilgilerin taşıyıcılarıdır. DNA molekülleri esas olarak hücre çekirdeklerinde ve az miktarda mitokondri ve kloroplastlarda bulunur.

Başlıca RNA türleri. DNA moleküllerinde depolanan kalıtsal bilgiler, protein molekülleri aracılığıyla gerçekleştirilir. Proteinin yapısı hakkında bilgi, bilgi (mRNA) adı verilen özel RNA molekülleri tarafından sitoplazmaya iletilir. Messenger RNA, özel organeller - ribozomlar yardımıyla protein sentezinin gerçekleştiği sitoplazmaya aktarılır. Amino asitlerin protein moleküllerinde düzenlenme sırasını belirleyen, DNA ipliklerinden birine tamamlayıcı olarak inşa edilmiş bilgilendirici RNA'dır. Başka bir RNA türü de protein sentezinde yer alır - amino asitleri protein moleküllerinin oluştuğu yere getiren taşıma RNA'sı (tRNA) - bir tür protein üretim fabrikaları olan ribozomlar.

Ribozomlar, ribozomların yapısını ve işlevini belirleyen ribozomal RNA (rRNA) adı verilen üçüncü bir RNA tipi içerir.

Her RNA molekülü, DNA molekülünden farklı olarak tek bir zincirle temsil edilir; deoksiriboz yerine riboz ve timin yerine urasil içerir.

Böylece, nükleik asitler hücrede en önemli biyolojik işlevleri yerine getirir. DNA, hücrenin ve bir bütün olarak organizmanın tüm özellikleri hakkında kalıtsal bilgileri depolar. Protein sentezi yoluyla kalıtsal bilgilerin uygulanmasında çeşitli RNA türleri yer alır.

Şekil 7'yi düşünün ve DNA molekülünün yapısının özelliğinin ne olduğunu söyleyin. Nükleotidlerin bileşenleri nelerdir?
Bir organizmanın farklı hücrelerindeki DNA içeriğinin tutarlılığı neden DNA'nın genetik materyal olduğunun kanıtı olarak kabul edilir?
Tabloyu kullanarak DNA ve RNA'nın karşılaştırmalı bir tanımını verin.

Bir DNA zincirinin bir parçası aşağıdaki bileşime sahiptir: -A-A-A-T-T-C-C-G-G-. İkinci devreyi tamamlayın.
DNA molekülünde timinler, toplam azotlu baz sayısının %20'sini içerir. Adenin, guanin ve sitozinin azotlu bazlarının sayısını belirleyin.
Proteinler ve nükleik asitler arasındaki benzerlikler ve farklılıklar nelerdir?

Hayvanların ve insanların organlarındaki ve dokularındaki DNA içeriği büyük ölçüde değişir ve bir kural olarak, birim doku kütlesi başına daha fazla hücre çekirdeği ne kadar yüksek olursa o kadar fazla olur. Özellikle büyük çekirdekli lenfositlerden oluşan timus bezinde çok fazla DNA (ıslak ağırlığın yaklaşık %2,5'i). Dalakta (%0.7-0.9), beyinde ve kaslarda çok az (%0.05-0.08) DNA vardır, burada nükleer madde çok daha küçük bir oran oluşturur. Embriyonik gelişimin erken aşamalarında, bu organlar daha fazla DNA içerir, ancak içeriği farklılaşma ile ontogenez sürecinde azalır. Bununla birlikte, diploid bir kromozom seti içeren hücre çekirdeği başına düşen DNA miktarı, her biyolojik tür için pratik olarak sabittir. Buna göre germ hücrelerinin çekirdeklerindeki DNA miktarı yarısı kadardır. Aynı nedenle, çeşitli fizyolojik ve patolojik faktörlerin dokulardaki DNA içeriği üzerinde neredeyse hiçbir etkisi yoktur ve örneğin açlık sırasında diğer maddelerin (proteinler, karbonhidratlar) konsantrasyonundaki bir azalma nedeniyle DNA'nın nispi içeriği artar. , lipidler, RNA). Tüm memelilerde, diploid çekirdekteki DNA miktarı hemen hemen aynıdır ve yaklaşık 6 1012 g, kuşlarda - yaklaşık 2.5 10-12, farklı balık, amfibi ve protozoa türlerinde önemli ölçüde değişir.

Bakterilerde, dev bir DNA molekülü, daha yüksek organizmaların kromozomuna karşılık gelen bir genofor oluşturur. Böylece, E. coli Escherichia coli'de, böyle bir halka şeklindeki çift sarmallı molekülün moleküler ağırlığı, yaklaşık 2.5-109'a ulaşır ve uzunluğu 1.2'yi aşar. mm. Bu devasa molekül, bakterinin küçük "nükleer bölgesinde" sıkıca paketlenir ve bakteri zarına bağlanır.

Daha yüksek organizmaların (ökaryotlar) kromozomlarında DNA proteinlerle, özellikle de histonlarla kompleks halindedir; Her kromozom, görünüşe göre, birkaç santimetre uzunluğa ve moleküler ağırlığı birkaç on milyarlara kadar olan bir DNA molekülü içerir. Böyle devasa moleküller hücre çekirdeğine ve birkaç mikrometre uzunluğundaki mitotik kromozomlara sığar. DNA'nın bir kısmı proteinlere bağlı değildir; bağlanmamış DNA bölümleri, histonlarla ilişkili DNA blokları ile serpiştirilmiştir. Bu tür blokların 4 tipte iki histon molekülü içerdiği gösterilmiştir: Hda, Hab, Hg ve H4.

Hücre çekirdeğine ek olarak, mitokondri ve kloroplastlarda DNA bulunur. Bu tür DNA'nın miktarı genellikle küçüktür ve toplam hücre DNA'sının küçük bir kısmını oluşturur. Bununla birlikte, oositlerde ve hayvanların embriyonik gelişiminin erken aşamalarında, DNA'nın büyük çoğunluğu sitoplazmada, özellikle mitokondride lokalizedir. Her mitokondri, aynı sayıda DNA molekülü içerir. hayvanlarda derler mitokondriyal DNA'nın ağırlığı yaklaşık 10-106'dır; çift sarmallı molekülleri bir halkada kapalıdır ve iki ana formdadır: süper bükülmüş ve açık halka. Mitokondri ve kloroplastlarda DNA, proteinlerle kompleks oluşturmaz, zarlarla ilişkilidir ve bakteriyel DNA'ya benzer.Zarlarda ve diğer bazı hücre yapılarında da az miktarda DNA bulunmuştur, ancak özellikleri ve biyolojik rolü belirsizliğini korumaktadır.

	1 hücre başına DNA içeriği, mg 10 -9	1 hücre başına nükleotid çifti sayısı
memeliler

sürüngenler
amfibiler

Haşarat
kabuklular
kabuklu deniz ürünleri
Derisidikenliler

yüksek bitkiler

Deniz yosunu
bakteri
bakteriyofaj T2
bakteriyofaj 1
papilloma virüsü

Dokularda histokimyasal tespit yöntemleri

Nükleik asitlerin tespiti için histokimyasal yöntemler, bileşimlerini oluşturan tüm bileşenlere verilen reaksiyonlara dayanır. Büyüyen dokularda pürinler, pirimidinler, fosfor bileşikleri ve şekerlerde hızlı bir yenilenme olur. Bu, 3H-timpan kullanılarak otoradyografik yöntemle içlerindeki DNA'nın seçici tespiti için kullanılır. DNA, alkali toprak ve ağır metallerle tuzlar oluşturur. Genellikle nükleer proteinlerle (çoğunlukla histonlar) ilişkili olan fosforik asit kalıntıları, ikincisi yer değiştirdiğinde, bazik boyalarla kolayca kimyasal reaksiyonlara girer. Bunun için safranin O, Janus yeşil B, toluidin mavisi, tiyonin, gök mavisi A ve diğer bazı boyalar kullanılabilir, bunların seyreltilmiş çözeltileri asetik asitte seçici olarak kromatini boyar. DNA'nın kantitatif histokimyasal tayini için iki değerli niteliğe sahip olan galosiyanin-kromozal alum yöntemi önerilir. Gallocyanin krom şap, kesitler kurutulduğunda ve ksilende temizlendiğinde değişmeyen sabit bir renk verir. Boyama 0,8 ila 4,3 arasında herhangi bir pH değerinde gerçekleştirilebilir, ancak bu boya için optimum pH değerinde - 1.64'te çalışılması önerilir, çünkü DNA'nın maksimum spesifik tespitini sağlar. Gallopianin krom şap ile boyandığında, DNA, boya ile stokiyometrik bir oranda birleştirilir ve boya: DNA oranı 1:3.7'dir.

En yaygın DNA reaksiyonu Feilgen reaksiyonudur. 1 ve 1'de önceden sabitlenmiş dokunun hafif hidrolizinden sonra gerçekleştirilir. 60 ° C'de HC1, bunun sonucunda pürinler deoksiriboz fosfattan ve ardından pprpmpdinlerden ayrılır, böylece Schiff reaktifi ile kırmızıya boyanmış reaktif aldehit gruplarını serbest bırakır. Hidroliz süresi, nesnenin doğasına ve sabitleme yöntemine bağlıdır. İyi sonuçlar elde etmek için, her bir bireysel durumda deneysel olarak hidroliz zamanını seçmek gerekir.

Feilgen reaksiyonunun özgüllüğünü test etmek için enzimatik ve asidik DNA ekstraksiyonu yöntemi vardır. Enzimatik DNA bölünmesi, enzim preparasyonu 2'nin konsantrasyonunda deoksiribonükleaz ile gerçekleştirilir. mg 100 başına ml 0.01 M trisbuffer pH 7.6; Çözelti, kullanımdan önce 1:5 oranında diyet suyu ile seyreltilir. Kesitlerin 37°C'de 2 saat inkübe edilmesi önerilir. DNA'yı uzaklaştırmanın başka bir yolu, histokimyasal preparasyonların 15 dakika boyunca %5 sulu trikloroasetik asit çözeltisi ile muamele edilmesidir. 20 dakika boyunca 90° veya %10 sıcak (70°) perklorik asitte, ardından Feilgen reaksiyonu negatif sonuçlar vermelidir.

öğretici

Sorundan sorumlu Finaev V.I.

Editör Belova L.F.

Düzeltici Protsenko I.A.

23.-6.1997 tarihli LP No. 020565 Yayımlanmak üzere imzalanmıştır

Ofset baskı s.l. – 10.1 Uch.-ed.l. – 9.7

Sipariş No. Dolaşım 500 kopya.

_____________________________________________________

Yayınevi SFU

Basımevi SFU

GSP 17A, Taganrog, 28, Nekrasovsky, 44

1. DNA'nın genetik rolü için kanıt

2. Nükleik asitlerin kimyasal yapısı

3.1. DNA yapısı

3.2. DNA sıkıştırma seviyeleri

3.3. DNA kopyalama

3.4. DNA onarımı

3.5. DNA'nın İşlevleri

5.1. Gen sistemi konseptinin ana hükümleri

5.2. plazmojen

5.3. gen özellikleri

5.4. Gen Fonksiyonları

5.5. Pro ve ökaryotların gen yapısı

5.6. gen regülasyonu

6. Genetik bilginin ifade aşamaları

6.1. Transkripsiyon

6.2. İşleme

6.3. Yayın

6.3.1. Genetik kodun özellikleri

6.3.2. amino asit aktivasyonu

6.3.3. Yayın aşamaları

6.4. Protein işleme

Kısa biyografik bilgi

MİRASIN MOLEKÜLER TEMELLERİ.

Kafese, beşiğimize girdik ve başladık

Edindiğimiz servetin bir envanterini çıkaralım.

Albert Claude (1974)

DNA'nın genetik rolü için kanıt.

İsviçreli biyokimyacı tarafından keşfedilen nükleik asitler F. Misher 1869'da irin hücrelerinin (lökositler) ve spermlerin çekirdeklerinde. 1891'de bir Alman biyokimyacı A. Kessel nükleik asitlerin şeker kalıntıları, fosforik asit ve pürin ve pirimidin türevleri olan dört azotlu bazdan oluştuğunu gösterdi. İki tür nükleik asidin varlığını kanıtlayan ilk kişiydi - DNA ve RNA. Daha sonra 1908-1909'da F.Leven nükleositlerin ve nükleotitlerin yapısının bir açıklaması verildi ve 1952'de İngiliz araştırmacılar tarafından yönetilen A. Todd- fosfodiester bağı. 20'li yıllarda felgen kromozomlarda DNA, çekirdekte ve sitoplazmada RNA bulundu. 1950'de E. Chargaff Columbia Üniversitesi'nden meslektaşlarıyla birlikte, farklı türlerde DNA'nın nükleotid bileşiminde farklılıklar buldular.

AT 1953 Amerikalı biyokimyacı ve genetikçi J. Watson ve İngiliz fizikçi F. Crick, DNA çift sarmalının bir modelini önerdi. Bu tarih resmen biyolojik bilimin yeni bir dalının doğum günü olarak kabul ediliyor - moleküler Biyoloji.

Nükleik asitlerin genetik rolünün bir ipucu bile olmadığı yıllarda, herkes tarafından kimyasal olarak çok karmaşık olmayan bir yapıya sahip (azotlu bazlar, pentozlar, fosforik asit kalıntısı) oldukça garip bir malzeme olarak algılandığı belirtilmelidir. . Bununla birlikte, fonksiyonel önemleri çok daha sonra deşifre edildi, bu da nükleik asitlerin yapısal özelliklerinin cehaletiyle ilişkilendirildi. 19. yüzyılın sonları ve 20. yüzyılın başlarındaki bilim adamlarının bakış açısından, monomerleri 20 çeşit amino asit olan proteinlere göre karmaşıklık ve birleştirilebilirlik açısından yetersizdiler. Bu nedenle, bilimde, proteinlerin kalıtsal bilgilerin taşıyıcıları olduğu genel olarak kabul edildi, çünkü amino asitlerin çeşitliliği, canlı organizmaların tüm özelliklerini ve özelliklerini kodlamayı mümkün kıldı.

1914'te bir Rus araştırmacı olmasına rağmen Schepotiev nükleik asitlerin kalıtımdaki olası rolü fikrini dile getirdi, ancak bakış açısını kanıtlayamadı. Ancak, nükleik asitlerin genetik rolüyle ilgili bilimsel gerçekler yavaş yavaş birikti.

1928 İngiliz mikrobiyolog Frederick Griffith iki mikroorganizma türüyle çalıştı: virülent (polisakkarit kapsülü vardı) ve avirulent (kapsülü yoktu) (Şekil 1). Virulent, farelerde zatürreye ve onların ölümüne neden oldu. Virülan suş ısıtılırsa, etkisiz hale getirilir ve tehlikeli değildir - tüm fareler hayatta kalır (o zamanın bilim adamlarının varsayımı: gen, ısıtıldığında proteinler denatüre olur ve biyolojik aktivitelerini kaybeder). Isıtılmış virülent ile canlı virülenti karıştırırsanız, bazı fareler ölür. Otopside, farelerin virülent kapsüler formlara sahip olduğu bulundu. Benzer bir tablo, canlı bir avirülent bakteri suşuna virülent formlardan hücre içermeyen bir ekstrakt eklendiğinde gözlendi. Bu deneylerden F. Griffith, bazı faktörlerin ısıyla öldürülen virülent formlardan ve hücresiz ekstraktlardan, avirülent formu virülent bir forma dönüştüren canlı kapsülsüz formlara iletildiği sonucuna varmıştır. Bu fenomene " dönüşüm bakteri ve uzun yıllar "gizem olarak kaldı".

Pirinç. 1 F. Griffith'in bakterilerde transformasyon deneyleri.

1. Farelere avirülent pnömokoklar bulaştığında hepsi hayatta kaldı.

2. Farelere virülent pnömokoklar bulaştığında, hepsi zatürreden öldü.

3. Fareler ısıyla öldürülen virülent pnömokoklarla enfekte olduklarında hepsi hayatta kaldı.

4. Fareler, canlı avirulent ve ısıyla öldürülen bir karışımla enfekte olduğunda

öldürücü pnömokok, bazı fareler öldü.

5. Farelere canlı avirülent pnömokoklar ve ısıyla öldürülen virülent pnömokoklardan elde edilen bir ekstrakt karışımı bulaştığında, farelerin bazıları öldü. (“Moleküllerden İnsana”, 1973, s. 83)

Ancak F. Griffith, dönüştürücü faktörün doğasını açıklayamadı. Amerikalı bilim adamları yaptı O. Avery, J. McLeod, M. McCarthy, 1944. Saflaştırılmış pnömokok DNA ekstraktlarının bakteriyel transformasyonu indükleyebileceğini gösterdiler. Saflaştırılmış dönüştürücü ajan, az miktarda protein içeriyordu. Proteolitik enzimler onu etkisiz hale getirmedi, ancak deoksiribonükleaz yaptı. Muhteşem deneyleriyle gösterdiler DNA'nın genetik bilgiyi değiştiren madde olduğunu. Bu deneyler, nükleik asitlerin genetik rolünün ilk bilimsel kanıtıydı. Bu sorun nihayet bakteriyel virüsler - bakteriyofajlar üzerinde yapılan deneylerde çözüldü. 1948 - 1952. Bakteriyofajlar çok basit bir yapıya sahiptir: bir protein kabuğundan ve bir nükleik asit molekülünden oluşurlar. Bu onları genetik materyalin protein mi yoksa DNA mı olduğu sorusunu incelemek için ideal bir materyal yapar. Etiketli bileşiklerle yapılan deneylerde A. Hersey ve M. Chase(1952) inandırıcı bir şekilde gösterildi ki DNA genetik bilginin taşıyıcısıdır, virüs onu bakteri hücresinin vücuduna enjekte ettiğinden ve protein "kabuğu" dışarıda kaldığından (Şekil 2).

İncir. 2. bakteriyofaj T 2 bir "kuyruk" yardımıyla bakteriye bağlanır. DNA'sını ona sokar, ardından yeni protein kabuklarını çoğaltır ve sentezler. Bakteri daha sonra patlar ve her biri yeni bir bakteriyi enfekte edebilen birçok yeni virüs parçacığını serbest bırakır (From Molecules to Man, 1973, s. 86)

Yukarıda açıklanan deneylerin bir sonucu olarak, açıkça ortaya çıktı ki, bakteri ve fajlar genetik materyal görevi görür DNA. Ama ökaryotik hücrelerde kalıtsal bilginin taşıyıcısı mı? Bu sorunun cevabı transfer üzerine yapılan deneylerde elde edildi. bütün kromozomlar bir hücreden diğerine. Alıcı hücreler, bir donör hücrenin bazı belirtilerini gösterdi. Ve sonra, genetik mühendisliğinin başarısı sayesinde, eklemeyi başardılar. bireysel genler(sadece bir gen içeren DNA) mutant hücreler tarafından kaybedilir. Bu deneyler kurdu ökaryotik DNA'nın genetik materyal olduğunu ve transfer olasılığını kanıtladı arasındaki genler fonksiyonel özelliklerini koruyan farklı tipler.

Aşağıdaki gerçekler DNA'nın genetik işlevi hakkında konuşur:

1. DNA lokalizasyonu neredeyse sadece kromozomlardadır.

2. Bir türün hücrelerindeki kromozom sayısının sabitliği 2n'ye eşittir.

3. Aynı türden hücrelerdeki DNA miktarının sabitliği, hücre döngüsünün aşamasına bağlı olarak 2C veya 4C'ye eşittir.

4. Germ hücrelerinin çekirdeğindeki DNA miktarını yarıya indirdi

5. Mutajenlerin DNA'nın kimyasal yapısı üzerindeki etkisi.

6. Konjugasyonları sırasında bakterilerde genetik rekombinasyon olgusu.

7. Transdüksiyon fenomeni, genetik materyalin faj DNA'sı kullanılarak bir bakteri türünden diğerine aktarılmasıdır.

8. Virüslerin izole edilmiş nükleik asitlerinin bulaşıcı işlevi.

Genetikçiler, vücudun tüm hücrelerinde aynı DNA ile hücrelerin kendilerinin neden farklı şekilde geliştiğini bulmayı başardılar. Genetik kodun bilgi bölümlerini engelleyen bir kod buldular. Ayrıca, kodun farklı türler için evrensel olduğu ortaya çıktı.

Genetik kodda, bir hücrenin üretebileceği tüm proteinleri belirleyen bilgilere ek olarak, bir başka kodlama mekanizması da bulunmuştur. Kod, engelleme bilgilerinin sırasını belirler. DNA molekülünün, zincirin histonlara - bir tür protein bobinlerine - sarıldığı kısımlarında okumak için uygun değildir ve kod, bükülme noktalarını gösterir.

Engellenen DNA parçalarını belirleyen nükleotid dizileri, Nature dergisinin son sayısında İsrail'deki Weizmann Enstitüsü'nden Eran Segal ve Illinois'deki Northwestern Üniversitesi'nden Jonathan Widom tarafından açıklandı.

Biyologlar, DNA'nın nükleozomların etrafını en kolay saran bölgelerinin, belirli faktörlerden dolayı bunu desteklediğinden yıllardır şüpheleniyorlardı. Ancak bu faktörlerin ne olduğu netlik kazanmadı. Bilim adamları, nükleozomlara katlanmış iki yüzden fazla maya DNA bölümünü analiz ettiler.

Ve gizli işaretleri keşfettiler - zincirin bazı bölümlerinde onları takip eden genetik materyalin mevcudiyetini belirleyen özel bir nükleotit çifti dizisi. DNA'nın şimdiye kadar "çöp" olarak kabul edilen kısmında bulunurlar.

Bu kilit bölgeleri bilen araştırmacılar, diğer türlerdeki benzer dokuların hücrelerinde nükleozomların %50'sinin yerini doğru bir şekilde tahmin edebildiler (her hücre yaklaşık 30 milyon nükleozom içerir).

Aslında keşif, tüm canlı organizmalar için genetik bilgiyi bloke etmek için evrensel bir mekanizmanın kurulması anlamına geliyor.

Dr. Segal, böylesine iyi bir sonuca oldukça şaşırdığını söyledi. Ona göre, nükleozomlar sıklıkla hareket eder ve okuma için DNA'nın yeni bölümlerini açar. Zincirli DNA'nın çözülmemiş yarısının yeri, nükleozomlar ve diğer bloke edici mekanizmalar arasındaki rekabet ile belirlenir.

Serbest DNA bölgelerinde, bir geni kopyalamak (yeni bir protein oluşturmak için) gerekirse, benzer bir doğal işaret mekanizması gerçekleşir. Bilim adamları bu kodu uzun zamandır biliyorlar: Maddeyi belirleyen genin önünde, onu “açıklayan” 6-8 nükleotit çifti var.

Nükleozom bobinlerinin kendileri histon proteinlerinden oluşur. Evrim sürecinde, histonların değişikliklere en dirençli olduğu kanıtlandı. Ayrıca, farklı canlı organizma türlerinde pratik olarak farklılık göstermezler. Böylece bezelye ve inek histonları, 102 amino asit bileşiğinden sadece ikisinde farklıdır. Ve bir protein hakkındaki herhangi bir bilgi, DNA kodunda bir dizi nükleotid çifti şeklinde yer aldığından, bilim adamları uzun zamandır birçok organizma için DNA kodundaki bilgileri bloke etmek için benzer bir mekanizma olduğunu varsaymışlardır. Bir nükleotid çifti dizisi olarak yazıldığında, sadece nükleozomal kod olduğu ortaya çıkabilir.

Ve okuma kodunun ve engelleme kodunun kombinasyonu, organizma embriyodan geliştiğinde bu hücrenin neye dönüşeceğini belirler.

Haber duyuruları- Bu nedir?

Sanatçılar Neden Başkan Olur?
Deneyimli gazetecilerin, blog yazarlarının ve sanatçıların kendi fikirleri lehinde yalan söylemek için becerilerini nasıl kullandıkları ve sofistike, uzun süredir prova edilmiş bir retorik kullanarak bu yalanları aktif olarak nasıl destekledikleri hakkında.
: .
26-06-2019

Devre sistemlerini anlamanın özellikleri
Beynin evrimsel gelişiminin uyarlanabilir seviyelerinin işlevlerinin modern yanlış anlaşılmasının ana nedenleri nelerdir: .
22-03-2019

İfade özgürlüğü hakkında
İfade özgürlüğü, demokrasi ve söylenen sözden çıkan yalanlarla nasıl başa çıkılacağı üzerine deneme: .
20-03-2019

Optimum Yaratıcılık Hızı
Maksimum yaratıcılık hızı ve üretkenliği için çabalamak gerekli mi? .
13-03-2019

Geleceğin dünyasının bir toplum modelinin inşası
Ruhun organizasyonu hakkındaki fikirlere dayanan geleceğin modeli: .
24-02-2019

Adaptoloji dersleri
Eşzamansız Çevrimiçi Okul: .
14-10-2018

Fortnite Çevrimiçi Öğrenme Desteği Hakkında
Kendi çevrimiçi okulunuzu oluşturmak için araçlar: .
08-10-2018

Mitler Derneği
Söylenen söz yalan olduğunda etik dibe nasıl ulaşılmaz: .
16-09-2018

Akademik bilimin yeniden düzenlenmesi üzerine
Akademik bilimin problemlerini tam olarak psişenin organizasyonu modeli temelinde çözmek için yönler bulmaya çalışıldı:

Eğitim kurumunun tam adı: Kolpashevo'daki "Tomsk Devlet Pedagoji Koleji" Bölgesel Devlet Eğitim Kurumu Tomsk Bölge Şubesi Genel Eğitim Bölümü

Peki: Biyoloji

Bölüm: Genel biyoloji

Başlık: Biyopolimerler. Nükleik asitler, ATP ve diğer organik bileşikler.

Dersin amacı: biyopolimer çalışmalarına devam etmek, mantıksal aktivite yöntemlerinin oluşumunu, bilişsel yetenekleri teşvik etmek.

Dersin Hedefleri:

eğitici:öğrencilere nükleik asit kavramları hakkında bilgi vermek, materyalin anlaşılmasını ve özümsenmesini teşvik etmek.

Geliştirme:öğrencilerin bilişsel niteliklerini geliştirmek (sorunu görme yeteneği, soru sorma yeteneği).

eğitici: biyoloji okumak için olumlu bir motivasyon oluşturmak, nihai sonucu alma arzusu, karar verme ve sonuç çıkarma yeteneği.

Uygulama süresi: 90 dakika

Teçhizat:

çalışma kağıdı didaktik materyali (amino asit kodlama listesi);

Plan:

1. Nükleik asit türleri.

2. DNA'nın yapısı.

3. Ana RNA türleri.

4. Transkripsiyon.

5. ATP ve hücrenin diğer organik bileşikleri.

Ders ilerlemesi:

I. Organizasyonel an.
Derse hazır olup olmadığını kontrol etme.

II. Tekrarlama.

Sözlü anket:

1. Yağların hücredeki görevlerini açıklayınız.

2. Protein biyopolimerleri ile karbonhidrat biyopolimerleri arasındaki fark nedir? Benzerlikleri nelerdir?

Test yapmak(3 seçenek)

III. Yeni materyal öğrenmek.

1. Nükleik asit türleri. Nükleik asitler adı, Latince "nükleos" kelimesinden, yani çekirdekten gelir: ilk olarak hücre çekirdeğinde keşfedildiler. Hücrelerde iki tip nükleik asit vardır: deoksiribonükleik asit (DNA) ve ribonükleik asit (RNA). Bu biyopolimerler, nükleotid adı verilen monomerlerden oluşur. DNA ve RNA'nın monomer-nükleotitleri, temel yapısal özelliklerde benzerdir ve kalıtsal bilgilerin depolanması ve iletilmesinde merkezi bir rol oynar. Her nükleotid, güçlü kimyasal bağlarla birbirine bağlanan üç bileşenden oluşur. RNA'yı oluşturan nükleotitlerin her biri, üç karbonlu bir şeker - riboz içerir; azotlu bazlar olarak adlandırılan dört organik bileşikten biri - adenin, guanin, sitozin, urasil (A, G, C, U); fosforik asit kalıntısı.

2. DNA'nın Yapısı . DNA'yı oluşturan nükleotidler, beş karbonlu bir şeker - deoksiriboz içerir; dört azotlu bazdan biri: adenin, guanin, sitozin, timin (A, G, C, T); fosforik asit kalıntısı.

Nükleotidlerin bir parçası olarak, bir yanda bir riboz (veya deoksiriboz) molekülüne azotlu bir baz, diğer yanda bir fosforik asit kalıntısı bağlanır.Nükleotidler, uzun zincirlerde birbirine bağlıdır.Böyle bir zincirin omurgası, düzenli olarak değişerek oluşturulur. şeker ve fosforik asit kalıntıları ve bu zincirin yan grupları düzensiz olarak değişen azotlu baz türüdür.

DNA molekülü, hidrojen bağları ile tüm uzunluk boyunca birbirine bağlanan iki iplikten oluşan bir yapıdır. DNA moleküllerine özgü olan bu yapıya çift sarmal denir. DNA'nın yapısının bir özelliği, bir zincirdeki azotlu baz A'ya karşı diğer iplikteki azotlu T bazının bulunması ve azotlu baz G'ye karşı her zaman azotlu baz C'nin bulunmasıdır.

Şematik olarak, bu aşağıdaki gibi ifade edilebilir:

A (adenin) - T (timin)

T (timin) - A (adenin)

G (guanin) - C (sitozin)

C (sitozin) - G (guanin)

Bu baz çiftlerine tamamlayıcı bazlar (birbirini tamamlayan) denir. Bazların birbirini tamamlayıcı olduğu DNA zincirlerine tamamlayıcı zincirler denir.

3. Ana RNA türleri. DNA moleküllerinde depolanan kalıtsal bilgiler, protein molekülleri aracılığıyla gerçekleştirilir. Proteinin yapısı hakkında bilgi, bilgi (i-RNA) adı verilen özel RNA molekülleri tarafından sitoplazmaya iletilir. Messenger RNA, özel organeller - ribozomlar yardımıyla protein sentezinin gerçekleştiği sitoplazmaya aktarılır. Amino asitlerin protein moleküllerinde düzenlenme sırasını belirleyen, DNA ipliklerinden birine tamamlayıcı olarak inşa edilmiş bilgilendirici RNA'dır.

Başka bir RNA türü de protein sentezinde yer alır - amino asitleri protein moleküllerinin oluştuğu yere getiren taşıma RNA'sı (t-RNA) - protein üretimi için bir tür fabrika olan ribozomlar.

Ribozomlar, ribozomların yapısını ve işlevini belirleyen ribozomal RNA (rRNA) adı verilen üçüncü bir RNA tipi içerir.

Her RNA molekülü, DNA molekülünden farklı olarak tek bir zincirle temsil edilir; deoksiriboz yerine riboz ve timin yerine urasil içerir.

Yani, Nükleik asitler hücrede en önemli biyolojik işlevleri yerine getirir. DNA, hücrenin ve bir bütün olarak organizmanın tüm özellikleri hakkında kalıtsal bilgileri depolar. Protein sentezi yoluyla kalıtsal bilgilerin uygulanmasında çeşitli RNA türleri yer alır.

4. Transkripsiyon.

İ-RNA'nın oluşum sürecine transkripsiyon denir (Latince "transkripsiyondan" - yeniden yazma). Transkripsiyon hücre çekirdeğinde gerçekleşir. DNA → i-RNA polimeraz enziminin katılımıyla. t-RNA, nükleotidlerin "dilinden" amino asitlerin "diline" bir çevirmen görevi görür, t-RNA, i-RNA'dan bir komut alır - antikodon kodonu tanır ve amino asidi taşır.

Biyosentezin son ürünü" href="/text/category/konechnij_produkt/" rel="bookmark"> son ürünleri, hücrelerde proteinlerin sentezlendiği amino asitleri; nükleotidleri - nükleik asitlerin (RNA ve DNA) üretildiği monomerleri içerir. sentezlenmiş; glikojen, nişasta, selüloz sentezi için bir monomer görevi gören glikoz.

Nihai ürünlerin her birinin sentezine giden yol, bir dizi ara bileşikten geçer. Birçok madde hücrelerde enzimatik bölünmeye ve parçalanmaya uğrar.

Biyosentezin son ürünleri, fizyolojik süreçlerin düzenlenmesinde ve organizmanın gelişiminde önemli rol oynayan maddelerdir. Bunlara birçok hayvan hormonu dahildir. Gerginlik koşulları altında kaygı veya stres hormonları (örneğin, adrenalin), glikozun kana salınmasını arttırır, bu da sonuçta ATP sentezinde bir artışa ve vücut tarafından depolanan enerjinin aktif kullanımına yol açar.

adenosin fosforik asitler.İki fosforik asit kalıntısının daha bağlı olduğu adenil nükleotidi, hücrenin biyoenerjetiğinde özellikle önemli bir rol oynar. Bu maddeye adenozin trifosfat (ATP) denir. ATP molekülü azotlu baz adenin, beş karbonlu şeker riboz ve üç fosforik asit tortusu tarafından oluşturulan bir nükleotittir. ATP molekülündeki fosfat grupları, yüksek enerjili (makroerjik) bağlarla birbirine bağlanır.

ATP- evrensel biyolojik enerji akümülatörü. Güneşin ışık enerjisi ve tüketilen besinlerin içerdiği enerji ATP moleküllerinde depolanır.

1 ATP molekülünün insan vücudundaki ortalama ömrü bir dakikadan azdır, bu nedenle günde 2400 kez parçalanır ve onarılır.

ATP molekülünün fosforik asit kalıntıları arasındaki kimyasal bağlarda, fosfat elimine edildiğinde açığa çıkan enerji (E) depolanır:

ATP \u003d ADP + F + E

Bu reaksiyon, adenosin difosforik asit (ADP) ve fosforik asit (fosfat, F) üretir.

ATP + H2O → ADP + H3PO4 + enerji (40 kJ/mol)

ATP + H2O → AMP + H4P2O7 + enerji (40 kJ/mol)

ADP + H3PO4 + enerji (60 kJ/mol) → ATP + H2O

Tüm hücreler, biyosentez, hareket, ısı üretimi, sinir uyarılarının iletimi, lüminesans (örneğin lüminesan bakterilerde), yani tüm yaşam süreçleri için ATP enerjisini kullanır.

IV. Dersin özeti.

1. Çalışılan materyalin genelleştirilmesi.

Öğrenciler için sorular:

1. Nükleotitlerin bileşenleri nelerdir?

2. Vücudun farklı hücrelerindeki DNA içeriğinin sabitliği neden DNA'nın genetik materyal olduğunun kanıtı olarak kabul edilir?

3. DNA ve RNA'nın karşılaştırmalı bir tanımını verin.

4. Sorunları çözün:

G-G-G-A-T-A-A-C-A-G-A-T ikinci zinciri tamamlayın.

Cevap: DNA Y-Y-Y - A-T-A-A-C-A-G-A-T

C-C-C-T-A-T-T-G-T-C-T-A

(tamamlayıcılık ilkesine göre)

2) DNA zincirinin bu segmentinde inşa edilen mRNA molekülündeki nükleotidlerin sırasını belirtin.

Cevap:i-RNA G-G-G-A-U-A-A-C-A-G-C-U

3) Bir DNA zincirinin bir parçası aşağıdaki bileşime sahiptir:

A-A-A-T-T-C-C-G-G-. ikinci zinciri tamamlayın.

Ts-T-A-T-A-G-Ts-T-G-.

5. Testi çözün:

4) Hangi nükleotit DNA'nın parçası değildir?

b) urasil;

c) guanin;

d) sitozin;

e) adenin.

Cevap: b

5) DNA'nın nükleotid bileşimi ise

ATT-GCH-TAT - i-RNA'nın nükleotid bileşimi ne olmalıdır?

a) TAA-CHTs-UTA;

b) TAA-GCG-UTU;

c) UAA-CHC-AUA;

d) UAA-CHC-ATA.

Cevap: içinde

6) UUC'nin tRNA antikodonu DNA koduna karşılık geliyor mu?

Cevap: b

7) Amino asitlerle reaksiyona girer:

Cevap: a

6. Proteinler ve nükleik asitler arasındaki benzerlikler ve farklılıklar nelerdir?

7. Hücrede ATP'nin önemi nedir?

8. Bir hücrede biyosentezin son ürünleri nelerdir? Biyolojik önemi nedir?

9. Yansıma:

Sınıfta hatırlaması zor olan neydi?

Sınıfta yeni ne öğrendin?

Derse ilgiyi ne uyandırdı?

VI. Ev ödevi.

Görevi çözmek için:

ATP, hücre için sabit bir enerji kaynağıdır. Rolü bir pilinkiyle karşılaştırılabilir. Bu benzerliğin ne olduğunu açıklar mısınız?

Kullanılan literatür ve İnternet kaynaklarının listesi:

1. Biyoloji. Genel biyoloji. 10-11. Sınıflar /, - M.: Eğitim, 2010. - s.22

2. Biyoloji. Büyük Ansiklopedik Sözlük / Ch. ed. . - 3. baskı. - M.: Büyük Rus Ansiklopedisi, 1998. - s.863

3. Biyoloji. 10-11 sınıflar: sınıfta kontrol organizasyonu. Kontrol ve ölçüm malzemeleri / komp. - Volgograd: Öğretmen, 2010. - s.25

4. Çocuklar için ansiklopedi. T. 2. Biyoloji / komp. . - 3. baskı. revize ve ek - M.: Avnta +, 1996. - hasta: s. 704

5. ATP Modeli - http:///news/2009/03/06/protein/

6. DNA modeli– http:///2011/07/01/dna-model/

7. Nükleik asitler - http:///0912/0912772_ACFDA_stroenie_nukleinovyh_kislot_atf. pptx

belki ilgini çeker