O moleculă de ADN uman. Cum genele care este ARN, nucleotide, sinteza proteinelor

Știm cu toții că forma umană, unele obiceiuri și chiar boli sunt moștenite. Toate aceste informații despre cei vii fiind codificate in gene. Deci, cum aceste gene notorii arata ca, cum funcționează și în cazul în care acestea sunt?

Astfel, purtătorul tuturor genelor oricărei persoane sau animal este ADN. Acest compus a fost descoperit în 1869 de către Johann DNA Misherom.Himicheski Friedrich - acidul dezoxiribonucleic este. Ce înseamnă acest lucru? Cum este acest acid poartă codul genetic al tuturor lucrurilor vii de pe planeta noastră?

Pentru început, considerăm că, în cazul în care se află ADN-ul. Celulele umane au o varietate de organite, care îndeplinesc diferite funcții. ADN-ul localizat în nucleu. Core - un organelle mic, care este înconjurat de o membrană specială, și în care tot materialul genetic este stocat - ADN.

Care este structura moleculei de ADN?

În primul rând, ia în considerare ceea ce este ADN-ul. ADN-ul - o molecula foarte lung constând din elemente structurale - nucleotide. Există 4 tipuri de nucleotide - sunt adenina (A), timină (T), guanina (G) și citozină (C). nucleotide în lanț arată schematic după cum urmează: GGAATTSTAAG. Aici este o secvență de nucleotide și au un lanț de ADN.

Pentru prima dată structura ADN-ului a fost descifrat in 1953 de James Watson și Francis Crick.

Într-o moleculă de ADN există două lanțuri de nucleotide care sunt elicoidală răsucite unul în jurul celuilalt. Cum aceste lanțuri de nucleotide sunt ținute împreună și răsucite într-o spirală? Acest fenomen se datorează proprietății de complementaritate. Complementaritatea înseamnă opuse una alteia în cele două lanțuri pot fi numai anumite nucleotide (complementare). Deci, în fața adenină întotdeauna în valoare de timină, guanină și întotdeauna chiar în fața citozină. Astfel, guanina este complementară citozină și adenină - cu perechi de baze timinom.Takie opuse cu care se confruntă reciproc în lanțuri diferite sunt, de asemenea, numite complementare.

Poate fi reprezentată schematic după cum urmează:

D - D
T - A
T - A
C - D

Aceste perechi complementare A - C și D - D formează o legătură chimică între nucleotide perechi, în care T și U svyazmezhdu mai puternică decât între A și T. Legătura formată strict între baze complementare, adică fără formarea legăturii între G complementară și A - este imposibil.

„Ambalaj“ ADN-ul este în lanț ADN devine un cromozom?

De ce sunt aceste secvențe ADN nucleotidă asemenea sunt răsucite unul în jurul celuilalt? De ce o fac? Faptul că numărul de nucleotide este imens și aveți nevoie de o mulțime de spațiu pentru a găzdui un astfel de lanț lung. Din acest motiv, există o spirală de lichidare a doua directii de actiune ale ADN-ului în jurul celuilalt. Acest fenomen se numește o elice. Ca rezultat al ADN-ului helix sunt scurtate de 5-6 ori.

Unele dintre molecula de ADN este activ utilizat de către organism, în timp ce altele sunt rar folosite. Acestea sunt rar utilizate în plus față de helix moleculei de ADN este supus chiar mai compact „pachet“. Acest pachet compact este numit suprarăsucire și scurtează componenta ADN-ului de 25-30 de ori!

Cum este ambalajul helices ADN-ului?

Pentru supercoiling utilizate proteine ​​histone, care au forma și structura de bare sau bobina de fir. La aceste „bobine“ - proteine ​​histonice înfășurată catenă de ADN elicoidal. Astfel, firul lung devine foarte dens ambalate și ocupă foarte puțin spațiu.

Dacă este necesar, utilizați o anumită moleculă de ADN este procesul de „unwinding“, adică componenta ADN-ului „desfacute“ cu „bobina“ - proteina histone (dacă era pe rană este) și derulată de helix în paralel două circuite. Iar atunci când molecula de ADN este în stare nerăsucite, atunci acesta poate fi considerat ca informația genetică necesară. Și citirea informației genetice are loc numai cu fire nerăsucite ale ADN-ului!

set superrăsucit de cromozomi este numit heterocromatină, si cromozomi care sunt disponibile pentru citire - eucromatină.

Care sunt genele, ceea ce este relația lor cu ADN-ul?

Acum, să ne uităm la ceea ce este genele. Este cunoscut faptul că există gene care determina tipul de sange, culoarea ochilor, a părului, a pielii, precum și multe alte proprietăți ale corpului. Gene - un segment de ADN bine definit constând dintr-un număr de nucleotide localizate într-o combinație strict definit. Locație într-o anumită regiune a ADN-ului înseamnă că gena specifică alocată locul său, și acel loc nu poate fi schimbată. Este necesar să se facă o astfel de comparație: o persoană care trăiește într-o anumită stradă, într-o casă și un apartament, iar persoanele neautorizate nu se pot deplasa în altă casă sau un apartament la o altă stradă. Un anumit număr de nucleotide dintr-o genă înseamnă că fiecare genă are un anumit număr de nucleotide și poate fi mai mult sau mai puțin. De exemplu, o genă care codifică insulina, compus din 60 de perechi de gene care codifică nukleotidov- producerea hormonului oxitocina - de 370 pb.

secvență de nucleotide strict este unic pentru fiecare genă și strict definite. De exemplu, secvența AATTAATA - un fragment de genă care codifică pentru producerea insulinei. Pentru a obține insulina utilizată este o secvență, de exemplu, adrenalina, utilizată o combinație diferită de nucleotide. Este important să înțelegem că numai o combinație specifică de nucleotide codifică un „produs“ specific (adrenalina, insulina, etc.). Aceasta este o combinație unică de un anumit număr de nucleotide, în picioare pe „locul potrivit“ - aceasta este genă.

       In plus fata de gene localizate în lanțul ADN, așa-numitele „secvențe necodificatoare." Astfel de secvențe de nucleotide non-codare reglementa gene care ajuta cromozomi helix marchează punctul și sfârșitul genei începe. Cu toate acestea, până în prezent, rolul majorității secvențelor non-codare rămâne neclară.

Ce este un cromozom? cromozomi sexuali

Un set de gene individuale este numit genomului. Desigur, întregul genom nu poate fi pus în același ADN. Gene este împărțit în 46 de perechi de molecule de ADN. O pereche de molecule de ADN numite cromozomi. Deci, este acești cromozomi o persoană are 46 de piese. Fiecare cromozom poarta un set bine definit de gene, de exemplu, genele menționate 18 de cromozomi care codifică culoarea ochilor t.d.Hromosomy și diferă una de cealaltă în lungime și formă. Cele mai frecvente forme sub formă de X sau Y, dar există și altele. O persoana are doi cromozomi de aceeași formă, care sunt numite pereche (perechi). Din cauza acestor diferențe în toate perechile de cromozomi sunt numerotate - există 23 de perechi de ele. Aceasta înseamnă că există o pereche de cromozomi №1, №2 abur, №3, etc. Fiecare genă este responsabilă pentru o anumită caracteristică este în același cromozom. În orientările moderne pentru specialiștii pot indica localizarea genei, de exemplu, după cum urmează: 22 de cromozomi brațul lung.

Care sunt diferențele de cromozomi?

Cum altfel difera de cromozomi? Ce se înțelege prin brațul lung? Ia cromozomul X. Forma de intersecție catene ale ADN-ului poate avea loc strict la mijloc (X), și nu pot să apară la nivel central. Atunci când astfel de fire de trecere ale ADN-ului nu este centrală, în ceea ce privește punctul de trecere peste un capăt al lungimii, cealaltă, respectiv, pentru scurt. Astfel de capete lungi numit brațul lung al cromozomului și scurt - respectiv - brațul scurt. La formele cromozomii Y o mare parte este ocupată de brațul lung și scurt sunt foarte mici (în figură schematică, nu sunt nici măcar specificate).

domenii de dimensiuni de cromozomi: cromozomi sunt cel mai mare abur №1 și №3, cel mai mic număr de cromozomi pereche 17, №19.

În plus față de formele și dimensiunile de cromozomi difera in functiile pe care le efectuează. Dintre cele 23 de perechi, 22 perechi sunt somatice și 1 pereche - sex. Ce înseamnă? cromozomi somatici determina toate semnele exterioare ale individului, în special de comportament, psiho-ereditar, adică toate caracteristicile și caracteristicile fiecărui individ. O pereche de cromozomi sexuali determină sexul persoanei: un bărbat sau o femeie. Exista doua tipuri de cromozomi sexuali de om - este X (X) și Y (y). În cazul în care acestea sunt combinate ca XX (XX) - este o femeie, iar dacă XY (x - y) - un om în fața noastră.

boala ereditara si daune cromozomiale

Cu toate acestea, cazul „eșec“, a genomului, atunci oamenii au identificat boli genetice. De exemplu, atunci când 21 perechi de cromozomi în loc de doi, există trei cromozomi, o persoană se naște cu sindromul Down.

Există mai multe mai multe „defalcările“ mici de material genetic care nu duc la apariția bolii, ci dimpotrivă, dau proprietăți bune. Toate de „eșec“ al materialului genetic sunt numite mutatii. Mutații care duc la boli sau deteriorarea proprietăților organismului, este considerat negativ, si mutatii, ceea ce duce la formarea de noi proprietăți utile, sunt considerate pozitive.

Cu toate acestea, în ceea ce privește majoritatea bolilor pe care oamenii suferă astăzi, nu a moștenit boala, ci doar predispoziția. De exemplu, tatăl zahăr copil este absorbit lent. Acest lucru nu înseamnă că copilul se va naste cu diabet zaharat, dar copilul va avea predispozitie. Acest lucru înseamnă că, în cazul în care copilul va face abuz de dulciuri și produse din făină, apoi se va dezvolta diabet zaharat.

Până în prezent, a dezvoltat așa-numitul predicativ medicament. Ca parte a practicii medicale a unei predispoziții identificată persoana (bazată pe identificarea genelor relevante), și apoi face recomandări - ce dieta sa urmeze, cum să alterneze de muncă și de odihnă, să nu se îmbolnăvesc.

Cum de a citi informațiile codificate în ADN-ul?

Și cum puteți citi informațiile conținute în ADN-ul? Acesta folosește propriul corp? ADN-ul în sine este un fel de matrice, dar nu un simplu și codificat. Pentru a citi informațiile din șablon ADN, acesta este mai întâi transferat într-un suport special - ARN. ARN - acid ribonucleic este chimic. Aceasta diferă de ADN prin care se poate trece prin membrana in nucleul celulei, iar ADN-ul este lipsit de o astfel de abilitate (poate fi numai în miez). Informațiile codificate este utilizat în celula în sine. Astfel, ARN - un transportor codificat informații din nucleu în celulă.

Cum este sinteza ARN este sintetizat folosind proteina ARN?

Strand ADN-ului cu care doriți să „citiți“ informațiile, relaxați-vă, acestea se potrivesc o enzimă specială - „constructor“ și sintetizează catena paralelă a ADN-ului complementar lanțului de ARN. Molecula de ARN, de asemenea, este format din patru tipuri de nucleotide - adenina (A), uracil (U), guanina (G) și citozină (C). Aici sunt următoarele perechi complementare: adenină - uracil, guanina - citozina. După cum se poate observa, în contrast cu ADN-ul, ARN-ul este folosit în loc de timină uracil. Aceasta este, enzima „constructor“ funcționează după cum urmează: dacă el vede și într-o catenă de ADN, catena de ARN se ataseaza la Y, dacă r - adaugă apoi C, etc. Astfel, din moment ce fiecare genă activă sub șablonul de transcripție este format - o copie a ARN-ului este capabil sa treaca prin membrana nucleului.

Cum sinteza proteinei codificată de o genă anume?

După părăsirea nucleului, ARN pătrunde în citoplasmă. Deja în ARN-ul citoplasmă poate fi încorporat în sistemele de matrice specifice de enzime (ribozomului), care pot sintetiza, informații ARN ghidat secvență de aminoacizi a proteinei corespunzătoare. Este cunoscut faptul că molecula de proteină este compus din aminoacizi. Deoarece ribozomului este posibil pentru a afla ce trebuie să fie adăugat un fel de aminoacizi a lanțului de proteine ​​în creștere? Acest lucru se face pe baza unui cod de triplet. cod Triplet înseamnă că o secvență de trei nucleotide în lanțul ARN (triplet, de exemplu, GSU) care codifică un aminoacid (în acest caz glicină). Fiecare aminoacid codifică un triplet specific. Și astfel, ribozomului „se spune“ triplet, determină care trebuie adăugată aminoacizi cel puțin la citirea informațiilor în ARN. Atunci când se formează un lanț de aminoacizi, este nevoie de o anumită formă spațială devine proteină capabilă de enzimă de cuplare atribuită acestuia, construcție, hormonale și alte funcții.

Proteine ​​pentru orice organism viu este un produs de genă. Că proteina este determinată toate diferite proprietăți, de calitate și exterioare manifestări ale genelor.

Autor: AK Nasedkina