 |
Определение понятия и химическое строение хромосом
|
|
|
|
Последовательность аминокислот при синтезе, сборе белков в клетках организма определяется генетической программой, заложенной в каждом организме. Эта программа хранится в ядре клетки в особых структурах, называемых хромосомами, в виде дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Основной структурный материал хромосом не чистая ДНК, а дезоксирибонуклеопротеид (ДНП), то есть комплекс, состоящий из белка и ДНК. Это химическое соединение было открыто ещё в 1869 году, но только в 1948-1949 годах удалось доказать, что оно является молекулярным носителем наследственности.
Определение понятия и химическое строение гена
Материальной единицей наследственности, находящейся в хромосоме, является ген, представляющий собой участок молекулы ДНК, который передаётся из поколения в поколение, определяет развитие того или иного признака или функции организма.
Вильгельм Иогансон, вводя в обиход биологов термин «ген», полагал, что это просто короткое и удобное слово. Лишь много позднее под геном начали понимать нечто реально существующее, хоть и не видимое даже вооружённым глазом. И только чуть позднее синтезировали и заставили работать синтезированный ген.
В современном понимании ген – участок ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) со строгой последовательностью составляющих его четырёх сортов нуклеотидов. Он несёт в себе информацию, управляющую развитием определённого признака. Один ген, занимающий чётко фиксированное положение в каждой паре идентичных (гомологичных) хромосом, нередко контролирует в зависимости от направления доминирования и химического состояния цитоплазмы проявление нескольких признаков. Чёткие, химически специфичные состояния одного гена биологи именуют аллелями этого гена. У некоторых генов этих аллелей насчитывают десятки. Аллели – это различные состояния одного и того же гена, обусловливающие неодинаковые признаки (неустойчивость или устойчивость к болезням).
|
|
|
Гены делимы, о чём долго не подозревали, и их действие зависит от суммарного или частичного отключения функционирования отдельных звеньев, активируемых цитоплазматической средой (как известно, ядро клетки с его совокупностью хромосом и генов покоится, или вернее, «работает» в цитоплазме, окружённой клеточной оболочкой). Внешняя среда влияет на выражение потенциальных возможностей развития клетки, тогда как пределы этих возможностей (норма реакции) контролируются генотипом – совокупностью генов.
Ген управляет образованием определённого фермента, обусловливающего развитие признака, свойства.
Ген – часть наследственной субстанции, которая детерминирует последовательность аминокислот в каком-либо специфическом белке. Ген представляет собой участок молекулы ДНК, который контролирует последовательность аминокислот в одиночной пептидной цепи. Оценивая размеры гена, выделяют мутон, ретон и цистрон. Если ретон соответствует только двум парам нуклеотидов, то его молекулярный вес мал – около 1,5 тысячи.
Мутон, образованный 5 парами нуклеотидов, имеет молекулярный вес примерно 3,5 тысячи, а молекулярный вес цистрона с его 1000 или более нуклеотидных пар – порядка 1 000 000.
В настоящее время не только подтверждено линейное расположение генов в хромосомах, но и выяснена их сложная химическая структура в виде огромных молекул ДНК. Сейчас принято считать, что ген – это линейная последовательность пар нуклеотидов, кодирующая определенную функцию, а хромосома – это линейная последовательность генов.
Совокупность всех генов представляет генотип организма, а реальное выражение последнего в человеке называется фенотипом. Фенотип в значительной мере зависит от реальных условий, в которых функционирует генотип.
|
|
|
Связь между геном и ферментом
Определённый ген продуцирует специфический фермент. В нормальных условиях деятельность каждого гена, по-видимому, в большей или меньшей степени репрессирована. Если же в результате того, или иного изменения среды возникает потребность в каком-либо ферменте, то происходит депрессия гена и усиление синтеза нужного фермента.
Явления репрессии и депрессии генов обеспечивают механизмы усиления или ослабления, синтеза того или иного фермента в ответ на изменение условий окружающей среды.
ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ
Вопросы для обсуждения
1. В каком веке появились первые попытки исследования
наследственности?
2. Что изучает молекулярная генетика?
3. Каким образом хранится, передаётся наследственная информация
и осуществляет синтез белка?
4. В чём состоит различие в химическом строении ДНК и РНК?
5. Сколько существует этапов биосинтеза белка?
6. Сколько триплетов (кодонов) необходимо для шифровки каждой
аминокислоты?
7. Дайте определение понятий «хромосомы» и «гены».
8. Охарактеризуйте химическое строение хромосом.
9. Дайте характеристику химического строения гена.
10. Назовите молекулярных носителей наследственности.
Вопросы для самостоятельной работы
1. Изучить строение молекулы ДНК.
2. Изучить строение молекулы РНК.
3. Рассмотреть сущность кода ДНК.
Индивидуальные задания
1. Модель двунитчатой спирали молекулы ДНК.
2. Сущность хромосомной теории наследственности.
3. Современные теории функции генов.
4. Связь между генами и ферментами.
Ситуационные задачи
Пользуясь кодом наследственности, определите какие аминокислоты кодируются:
Задание № 1: триплетами АУГ:
А. феналанин
В. глютаминовая кислота
С. серин
Д. метионин
Е. пролин
Задание № 2: триплетами ААА, ААГ:
А. лизин
В. пролин
С. валин
Д. фенилаланин
Е. серин
Задание № 3.
В состав белка входит 400 аминокислот. Определите, каким количеством нуклеотидов кодируется код:
А. 400*1=400
В. 400*2=800
С. 400*3=1200
Задание № 4.
Определите молекулярную массу гена, контролирующего образование белка, состоящего из 400 аминокислот. Известно, что средняя молекулярная масса нуклеотидов – 300:
|
|
|
А. 400*1*300=120000
В. 400*2*300= 240000
С. 400*3*300= 360000
|
|
|
