Молекулярные основы наследственности и изменчивости.

Генетическая информация о признаках организма содержится в геноме - наборе генов, которые являются участками молекул ДНК, которые находятся в ядрах клеток.

Различные виды рибонуклеиновых кислот (и-РНК, т-РНК, р-РНК) обеспечивают перемещение информации в клетке, транспорт аминокислот, функционирование рибосом. Для многих вирусов РНК является носителем генетической информации.

С химической точки зрения ДНК и РНК - полинуклеотиды, то есть их мономерами являются нуклеотиды. Каждый нуклеотид состоит из трех компонентов: 1 - пуриновой или піримідинової азотистые основания; 2 - моносахарида рибози или дезоксирибози; 3 - остатка фосфорной кислоты.

По названиям азотистых оснований в соответствии называют и нуклеотиды (согласно химической номенклатуры IUPAC): А - аденіловий, Г - гуаніловий, Ц - цитидиловий, Т - тимідиловий, В - уридиловий. В ДНК содержатся А, Т, Г, Ц, а в РНК соответственно А, У, Г, Ц. Масса одного нуклеотида составляет примерно 345 а.е.м., а по длине он в цепи занимает 0,34 нм.

Молекула ДНК представляет собой закрученную вправо спираль, состоящая из двух цепей нуклеотидов. Эти полінуклеотидні цепи комплементарно соединенные друг с другом специфическими водородными связями: А=Т, Г=Ц.

Основные функции ДНК - хранение и передача генетической информации, обеспечиваются следующими процессами:

- напівконсервативним самоподвоєнням в синтетическом периоде интерфазы (репликация);

- использованием молекулы ДНК как матрицы для синтеза информационной и других видов РНК (транскрипция).

Молекулы РНК играют основную роль в процессах биосинтеза полипептидов - белковых молекул в клетке. РНК состоит из одной полинуклеотидной цепи. В цепи нуклеотиды, так же как и в одной цепи ДНК, соединенные фосфордіефірними связями между моносахаридами. Поэтому по отношению к нуклеотидов в цепи РНК, принцип комплементарности неприменим, но сама молекула РНК комплементарная соответствующем фрагмента ДНК.,

Трансляция (синтез полипептидной цепи) осуществляется на рибосомах.

Установлено, что последовательность расположения нуклеотидов в ДНК и и-РНК определяет последовательность соединения аминокислот в поліпептидному цепи. Это соответствие линейного строения одной химической системы строении иной системы получила название генетический код.

Кроме информационной РНК, в клетках содержатся транспортная (т-РНК) и рибосомная (р-РНК).

Молекулы р-РНК образуют в комплексе с рибосомними белками и ферментами рибосому, в которой и происходит биосинтез белка.

Существует не меньше чем 60 видов т-РНК, каждая из которых переносит специфическую аминокислоту в рибосомы. Распознавание кодона и-РНК по принципу комплементарности с помощью трех нуклеотидов т-РНК, называются антикодоном. Благодаря этому и происходит трансляция, то есть сбор закодированной аминокислотной последовательности.

Продолжительность синтеза одной белковой молекулы зависит от количества аминокислот. На присоединение одной аминокислоты (один шаг рибосомы) идет 0,2 сек. Таким образом, синтез одной молекулы белка, состоящего из 300 аминокислот, длится 0,2 х 300 = 60 сек., то есть 1 мин.

Полінуклеотидні нити ДНК, содержащихся в хромосомах эукариот и нуклеотидах бактерий, подразделяются на функциональные участки - гены.

Выделяются следующие группы генов:

- структурные гены - в них закодирована информация о первичной структуре белка;

- контролирующие гены - промотор, ген-оператор, ген-регулятор;

- гены с информацией о синтез рибосомных РНК;

- гены, кодирующие синтез более чем 60 различных транспортных РНК, каждая из которых способна переносить строго определенную аминокислоту.