قوانین وراثت از زمانی که برای اولین بار مشخص شد که ژنتیک چیزی مادی تر از برخی قدرت های برتر است، توجه انسان را به خود جلب کرده است. انسان مدرن می داند که موجودات زنده توانایی تولید مثل مشابه خود را دارند، در حالی که فرزندان دارای ویژگی ها و ویژگی های ذاتی در والدین خود هستند. تولید مثل به دلیل توانایی انتقال اطلاعات ژنتیکی بین نسل ها محقق می شود.
نظریه: شما هرگز نمی توانید بیش از حد داشته باشید
قوانین وراثت نسبتاً اخیراً به طور فعال مورد بررسی قرار گرفتند. در قرن گذشته، زمانی که ساتون و بووری فرضیه جدیدی را برای عموم به ارمغان آوردند، گامی چشمگیر در این زمینه برداشته شد. پس از آن بود که آنها پیشنهاد کردند که کروموزوم ها احتمالا حامل داده های ژنتیکی هستند. کمی بعد، فناوری امکان مطالعه شیمیایی ترکیب کروموزوم را فراهم کرد. فاش کردوجود ترکیبات نوکلئیک خاص پروتئین ها. مشخص شد که پروتئین ها در ساختارهای مختلف و ویژگی های ترکیب شیمیایی ذاتی هستند. برای مدت طولانی، دانشمندان معتقد بودند که این پروتئین ها هستند که جنبه اصلی انتقال داده های ژنتیکی بین نسل ها را تضمین می کنند.
دهه ها تحقیق در مورد این موضوع بینش جدیدی در مورد اهمیت DNA سلولی ارائه کرده است. همانطور که دانشمندان نشان داده اند، تنها چنین مولکول هایی حامل مادی اطلاعات مفید هستند. مولکول ها عنصری از کروموزوم هستند. امروزه تقریباً هر یک از هموطنان ما که تحصیلات عمومی را دریافت کرده اند، و همچنین ساکنان بسیاری از کشورهای دیگر، به خوبی از اهمیت مولکول های DNA برای یک فرد، رشد طبیعی بدن انسان آگاه هستند. بسیاری اهمیت این مولکول ها را از نظر وراثت تصور می کنند.
ژنتیک به عنوان یک علم
ژنتیک مولکولی، که به مطالعه DNA سلولی می پردازد، یک نام جایگزین دارد - بیوشیمیایی. این حوزه از علم در تقاطع بیوشیمی و ژنتیک شکل گرفت. جهت علمی ترکیبی یک حوزه مولد از تحقیقات انسانی است که حجم زیادی از اطلاعات مفید را در اختیار جامعه علمی قرار داده است که برای افرادی که فقط در زمینه بیوشیمی یا ژنتیک فعالیت دارند در دسترس نیست. آزمایش های انجام شده توسط متخصصان در این زمینه شامل کار با اشکال حیات و موجودات مختلف از انواع و دسته های مختلف است. مهم ترین نتایج به دست آمده توسط جامعه علمی نتیجه مطالعه ژن های انسانی و همچنین مختلف استمیکروارگانیسم ها از جمله مهم‌ترین آنها می‌توان به ایشریا کلی، فاژهای لامبدا این میکروب‌ها، قارچ‌های نوروسپور کراسا و ساکارومایسس سرویزیا اشاره کرد.
پایه های ژنتیکی
برای مدت طولانی، دانشمندان در مورد اهمیت کروموزوم در انتقال اطلاعات ارثی بین نسل ها تردید ندارند. همانطور که آزمایشات تخصصی نشان داده است، کروموزوم ها توسط اسیدها، پروتئین ها تشکیل می شوند. اگر آزمایش رنگ آمیزی انجام دهید، پروتئین از مولکول آزاد می شود، اما NA در جای خود باقی می ماند. دانشمندان شواهد بیشتری در اختیار دارند که به ما اجازه می دهد در مورد تجمع اطلاعات ژنتیکی در NK صحبت کنیم. از طریق آنها است که داده ها بین نسل ها منتقل می شود. ارگانیسم های تشکیل شده توسط سلول ها، ویروس هایی که دارای DNA هستند، اطلاعات نسل قبلی را از طریق DNA دریافت می کنند. برخی از ویروس ها حاوی RNA هستند. این اسید است که وظیفه انتقال اطلاعات را بر عهده دارد. RNA، DNA NK هستند که با شباهت‌های ساختاری مشخصی مشخص می‌شوند، اما تفاوت‌هایی نیز وجود دارد.
دانشمندان با مطالعه نقش DNA در وراثت دریافتند که مولکول های چنین اسیدی حاوی چهار نوع ترکیب نیتروژن و دئوکسی ریبوز است. با توجه به این عناصر اطلاعات ژنتیکی منتقل می شود. این مولکول حاوی مواد پورین آدنین، گوانین، پیریمیدین ترکیبات تیمین، سیتوزین است. ستون فقرات مولکولی شیمیایی، بقایای قند است که با بقایای اسید فسفریک متناوب می شوند. هر باقیمانده از طریق قندها به فرمول کربن پیوند دارد. پایه های نیتروژنی در طرفین به باقی مانده های شکر متصل می شوند.
اسامی و تاریخ
دانشمندان،با بررسی پایه های بیوشیمیایی و مولکولی وراثت، آنها توانستند ویژگی های ساختاری DNA را تنها در سال 53 شناسایی کنند. تالیف اطلاعات علمی به کریک، واتسون واگذار شده است. آنها ثابت کردند که هر DNA ویژگی های خاص بیولوژیکی وراثت را در نظر می گیرد. هنگام ساخت یک مدل، باید دو برابر شدن قطعات و توانایی جمع آوری، انتقال اطلاعات ارثی را به خاطر بسپارید. به طور بالقوه، مولکول قادر به جهش است. اجزای شیمیایی، ترکیب آنها، همراه با رویکردهای مطالعات پراش اشعه ایکس، تعیین ساختار مولکولی DNA را به عنوان یک مارپیچ دوگانه ممکن کرد. این توسط نیمی از مارپیچ های نوع ضد موازی تشکیل شده است. ستون فقرات قند فسفات با پیوندهای هیدروژنی تقویت شده است.
در بررسی مبانی مولکولی وراثت و تنوع، آثار چارگاف از اهمیت ویژه ای برخوردار است. این دانشمند خود را وقف مطالعه نوکلئوتیدهای موجود در ساختار اسید نوکلئیک کرد. همانطور که ممکن بود آشکار شود، هر عنصر از این قبیل توسط پایه های نیتروژن، باقی مانده های فسفر، قند تشکیل می شود. مطابقت محتوای مولی تیمین، آدنین نشان داده شد، شباهت این پارامتر برای سیتوزین و گوانین مشخص شد. فرض بر این بود که هر باقیمانده تیمین دارای یک آدنین جفتی است و برای گوانین یک سیتوزین وجود دارد.
همان اما بسیار متفاوت
با مطالعه اسیدهای نوکلئیک به عنوان پایه وراثت، دانشمندان به این نتیجه رسیدند که DNA به دسته پلی نوکلئوتیدهایی تعلق دارد که توسط نوکلئوتیدهای متعدد تشکیل شده اند. غیر قابل پیش بینی ترین توالی عناصر در یک زنجیره ممکن است. از نظر تئوری، تنوع سریال وجود نداردمحدودیت های. DNA دارای کیفیت های خاصی است که با توالی های جفتی اجزای آن مرتبط است، اما جفت شدن پایه بر اساس قوانین بیولوژیکی و شیمیایی اتفاق می افتد. این به شما اجازه می دهد تا دنباله هایی از زنجیره های مختلف را از قبل تعریف کنید. به این کیفیت مکملیت می گویند. این توانایی یک مولکول برای بازتولید کامل ساختار خود را توضیح می دهد.
هنگام مطالعه وراثت و تنوع از طریق DNA، دانشمندان کشف کردند که رشته هایی که DNA را تشکیل می دهند الگوهایی برای تشکیل بلوک های مکمل هستند. برای اینکه واکنشی رخ دهد، مولکول باز می شود. این فرآیند با تخریب پیوندهای هیدروژنی همراه است. پایه ها با اجزای مکمل تعامل دارند که منجر به ایجاد پیوندهای خاص می شود. پس از تثبیت نوکلئوتیدها، پیوند متقابل مولکول رخ می دهد که منجر به تشکیل پلی نوکلئوتید جدید می شود که توالی قسمت هایی از آن توسط ماده اولیه از پیش تعیین شده است. اینگونه است که دو مولکول یکسان با اطلاعات یکسان اشباع شده ظاهر می شوند.
Replica: ضامن ماندگاری و تغییر
شرح داده شده در بالا ایده ای از اجرای وراثت و تنوع از طریق DNA را ارائه می دهد. مکانیسم تکثیر توضیح می دهد که چرا DNA در هر سلول آلی وجود دارد، در حالی که کروموزوم یک ارگانوئید منحصر به فرد است که به صورت کمی و کیفی با دقت استثنایی تولید مثل می کند. این روش توزیع واقعی تا زمانی که واقعیت ساختار مکمل مارپیچ دوگانه مولکول مشخص نشد، امکان پذیر نبود.کریک، واتسون که قبلاً فرض کرده بود ساختار مولکولی چیست، معلوم شد که کاملاً درست است، اگرچه با گذشت زمان دانشمندان شروع به تردید در صحت دید خود از فرآیند همانندسازی کردند. در ابتدا، اعتقاد بر این بود که مارپیچ ها از یک زنجیره به طور همزمان ظاهر می شوند. شناخته شده است که آنزیم هایی که سنتز مولکولی را در آزمایشگاه کاتالیز می کنند فقط در یک جهت کار می کنند، یعنی ابتدا یک زنجیره ظاهر می شود و سپس دوم.
روش های مدرن مطالعه وراثت انسان، شبیه سازی تولید ناپیوسته DNA را ممکن کرده است. این مدل در سال 68 ظاهر شد. اساس پیشنهاد او کار آزمایشی با استفاده از Eisheria coli بود. تألیف کار علمی به اورزکی محول شده است. متخصصان مدرن اطلاعات دقیقی در مورد تفاوت های ظریف سنتز در رابطه با یوکاریوت ها، پروکاریوت ها دارند. از چنگال مولکولی ژنتیکی، رشد با تولید قطعاتی که توسط DNA لیگاز در کنار هم نگه داشته شده اند، رخ می دهد.
فرآیندهای سنتز پیوسته فرض می شوند. واکنش همانندسازی شامل پروتئین های متعددی است. باز شدن مولکول به دلیل آنزیم اتفاق می افتد، حفظ این حالت توسط پروتئین بی ثبات کننده تضمین می شود و سنتز از طریق پلیمراز ادامه می یابد.
داده های جدید، نظریه های جدید
با استفاده از روش‌های مدرن مطالعه وراثت انسان، کارشناسان شناسایی کرده‌اند که خطاهای تکرار از کجا می‌آیند. توضیح زمانی امکان پذیر شد که اطلاعات دقیقی در مورد مکانیسم های کپی کردن مولکول ها و ویژگی های خاص ساختار مولکولی در دسترس قرار گرفت. طرح تکرار فرض می کندواگرایی مولکول های مادر، با هر نیمه به عنوان یک ماتریس برای یک زنجیره جدید. سنتز به دلیل پیوندهای هیدروژنی بازها و همچنین عناصر مونوکلئوتیدی موجود در فرآیندهای متابولیک انجام می شود. برای ایجاد پیوندهای تیامین، آدنین یا سیتوزین، گوانین، انتقال مواد به شکل توتومری لازم است. در محیط آبی هر یک از این ترکیبات به اشکال مختلفی وجود دارد. همه آنها تومور هستند.
گزینه های محتمل تر و کمتر رایجی وجود دارد. یک ویژگی متمایز موقعیت اتم هیدروژن در ساختار مولکولی است. اگر واکنش با یک نوع نادر از فرم تومریک ادامه یابد، منجر به تشکیل پیوندهایی با پایه اشتباه می شود. رشته DNA یک نوکلئوتید نادرست دریافت می کند، توالی عناصر به طور پایدار تغییر می کند، یک جهش رخ می دهد. مکانیسم جهش اولین بار توسط کریک، واتسون توضیح داده شد. نتیجه گیری آنها اساس ایده مدرن فرآیند جهش را تشکیل می دهد.
ویژگی های RNA
مطالعه اساس مولکولی وراثت، دانشمندان نتوانستند اهمیت کمتری از اسید نوکلئیک DNA - RNA را نادیده بگیرند. به گروه پلی نوکلئوتیدها تعلق دارد و شباهت های ساختاری با مواردی که قبلا توضیح داده شد دارد. تفاوت اصلی در استفاده از ریبوز به عنوان باقی مانده هایی است که به عنوان پایه ستون فقرات کربن عمل می کنند. به یاد می آوریم که در DNA، این نقش توسط دئوکسی ریبوز ایفا می شود. تفاوت دوم این است که تیمین با اوراسیل جایگزین می شود. این ماده نیز به کلاس پیریمیدین ها تعلق دارد.
مطالعه نقش ژنتیکی DNA و RNA، دانشمندان ابتدا به نسبتتفاوت های ناچیز در ساختار شیمیایی عناصر وجود دارد، اما مطالعه بیشتر این موضوع نشان داد که آنها نقش عظیمی دارند. این تفاوت ها اهمیت بیولوژیکی هر یک از مولکول ها را اصلاح می کند، بنابراین پلی نوکلئوتیدهای ذکر شده جایگزین یکدیگر برای موجودات زنده نمی شوند.
عمدتاً RNA توسط یک رشته تشکیل می شود، از نظر اندازه با یکدیگر متفاوت است، اما اکثر آنها کوچکتر از DNA هستند. ویروس های حاوی RNA در ساختار خود دارای مولکول هایی هستند که توسط دو رشته ایجاد می شوند - ساختار آنها تا حد امکان به DNA نزدیک است. در RNA داده های ژنتیکی جمع آوری شده و بین نسل ها منتقل می شود. سایر RNA ها به انواع عملکردی تقسیم می شوند. آنها بر روی الگوهای DNA تولید می شوند. این فرآیند توسط RNA پلیمرازها کاتالیز می شود.
اطلاعات و وراثت
علم مدرن، با مطالعه پایه های مولکولی و سیتولوژیکی وراثت، اسیدهای نوکلئیک را به عنوان هدف اصلی انباشت اطلاعات ژنتیکی شناسایی کرده است - این به یک اندازه برای همه موجودات زنده صدق می کند. در اکثر اشکال حیات، DNA نقش کلیدی ایفا می کند. داده‌های انباشته‌شده توسط مولکول توسط توالی‌های نوکلئوتیدی تثبیت می‌شوند که در طی تقسیم سلولی طبق مکانیسم بدون تغییر تولید می‌شوند. سنتز مولکولی با مشارکت اجزای آنزیم انجام می شود، در حالی که ماتریکس همیشه زنجیره نوکلئوتیدی قبلی است که به طور مادی بین سلول ها منتقل می شود.
گاهی اوقات به دانش آموزان در چارچوب زیست شناسی و میکروبیولوژی راه حل مشکلات ژنتیک برای نمایش بصری وابستگی ها داده می شود. پایه های مولکولی وراثت در چنین مسائلی نسبت به DNA در نظر گرفته می شود.و همچنین RNA. باید به خاطر داشت که در مورد مولکولی که ژنتیک آن توسط RNA از یک مارپیچ ثبت می شود، فرآیندهای تولید مثل مطابق روشی مشابه آنچه قبلاً توضیح داده شد انجام می شود. الگوی RNA به شکلی است که می توان آن را تکرار کرد. این در ساختار سلولی به دلیل تهاجم عفونی ظاهر می شود. درک این فرآیند به دانشمندان این امکان را داد تا پدیده ژن را اصلاح کنند و پایگاه دانش در مورد آن را گسترش دهند. علم کلاسیک ژن را به عنوان واحدی از اطلاعاتی که بین نسل‌ها منتقل می‌شود و در کارهای تجربی آشکار می‌شود، درک می‌کند. این ژن قادر به جهش است، همراه با واحدهای دیگر در همان سطح. فنوتیپی که یک ارگانیسم دارد دقیقاً توسط ژن توضیح داده می شود - این عملکرد اصلی آن است.
در علم، ژن به عنوان پایه عملکردی وراثت در ابتدا به عنوان واحدی مسئول نوترکیبی، جهش نیز در نظر گرفته شد. در حال حاضر، به طور قابل اعتماد شناخته شده است که این دو کیفیت به عهده جفت نوکلئوتیدی موجود در DNA است. اما این تابع توسط یک توالی نوکلئوتیدی متشکل از صدها و حتی هزاران واحد که زنجیره‌های پروتئین اسید آمینه را تعیین می‌کند، فراهم می‌شود.
پروتئین ها و نقش ژنتیکی آنها
در علم مدرن، مطالعه طبقه بندی ژن ها، پایه های مولکولی وراثت از نقطه نظر اهمیت ساختارهای پروتئینی مورد توجه قرار می گیرد. تمام مواد زنده تا حدی توسط پروتئین ها تشکیل می شوند. آنها یکی از مهم ترین مؤلفه ها در نظر گرفته می شوند. پروتئین یک توالی اسید آمینه منحصر به فرد است که به صورت موضعی تغییر شکل می دهدوجود عوامل اغلب دوجین نوع آمینو اسید وجود دارد، سایرین تحت تأثیر آنزیم های بیست اسید آمینه اصلی تولید می شوند.
تنوع کیفیت پروتئین به ساختار مولکولی اولیه، توالی پلی پپتیدی اسید آمینه ای که پروتئین را تشکیل می دهد، بستگی دارد. آزمایش‌های انجام‌شده به وضوح نشان داد که اسید آمینه دارای یک محلی سازی کاملاً مشخص در زنجیره نوکلئوتیدی DNA است. دانشمندان آن را موازی عناصر پروتئینی و اسیدهای نوکلئیک نامیدند. این پدیده را هم خطی می نامند.
ویژگی های DNA
بیوشیمی و ژنتیک که اساس مولکولی وراثت را مطالعه می کنند، علومی هستند که در آنها به DNA توجه ویژه ای می شود. این مولکول به عنوان یک پلیمر خطی طبقه بندی می شود. مطالعات نشان داده اند که تنها تبدیل موجود در ساختار توالی نوکلئوتیدی است. این مسئول کدگذاری توالی اسیدهای آمینه در پروتئین است.
در یوکاریوت ها، DNA در هسته سلول قرار دارد و تولید پروتئین در سیتوپلاسم انجام می شود. DNA نقش یک الگو را برای فرآیند تولید پروتئین بازی نمی کند، به این معنی که یک عنصر میانی مورد نیاز است که وظیفه انتقال اطلاعات ژنتیکی را بر عهده دارد. مطالعات نشان داده است که این نقش به الگوی RNA اختصاص داده شده است.
همانطور که توسط کار علمی اختصاص داده شده به پایه های مولکولی وراثت نشان داده شده است، اطلاعات از DNA به RNA منتقل می شود. RNA می تواند داده ها را به پروتئین و DNA برساند. پروتئین داده ها را از RNA دریافت می کند و آن را به همان ساختار می فرستد. هیچ ارتباط مستقیمی بین DNA و پروتئین وجود ندارد.
ژنتیکاطلاعات: این جالب است
همانطور که کارهای علمی اختصاص داده شده به پایه های مولکولی وراثت نشان داده است، داده های ژنتیکی اطلاعات بی اثری هستند که تنها در حضور یک منبع انرژی خارجی و مصالح ساختمانی محقق می شوند. DNA مولکولی است که چنین منابعی ندارد. سلول آنچه را که نیاز دارد از بیرون از طریق پروتئین دریافت می کند، سپس واکنش های تبدیل آغاز می شود. سه مسیر اطلاعاتی وجود دارد که از زندگی پشتیبانی می کند. آنها به یکدیگر متصل هستند، اما مستقل هستند. داده های ژنتیکی به صورت ارثی از طریق تکثیر DNA منتقل می شود. داده ها توسط ژنوم رمزگذاری می شوند - این جریان دوم در نظر گرفته می شود. سومین و آخرین مورد، ترکیبات تغذیه ای است که دائماً از بیرون به داخل ساختار سلولی نفوذ می کند و انرژی و مواد سازنده آن را تامین می کند.
هر چه ارگانیسم ساختار بالایی داشته باشد، تعداد عناصر ژنوم بیشتر می شود. یک مجموعه ژن متنوع، اطلاعات رمزگذاری شده در آن را از طریق مکانیسم های هماهنگ پیاده سازی می کند. سلول غنی از داده نحوه اجرای بلوک های اطلاعاتی فردی را تعیین می کند. با توجه به این کیفیت، توانایی سازگاری با شرایط خارجی افزایش می یابد. اطلاعات ژنتیکی متنوع موجود در DNA پایه و اساس سنتز پروتئین است. کنترل ژنتیکی سنتز نظریه ای است که مونود و ژاکوب در سال 1961 فرموله کردند. در همان زمان، مدل اپرون ظاهر شد.
