Transcendentālākais process, kas notiek visās šūnās, ir proteīnu sintēze, aminoskābju, kas veido proteīna primāro struktūru, secības izpēte ir iekļauta DNS. Izmantojot šo ziņu, jūs uzzināsit visu par DNS pamatstruktūra.
DNS struktūra
Turklāt, pazīstama kā dezoksiribonukleīnskābe, tas ir biopolimērs, kura monomēri ir nukleotīdi, tas nozīmē, ka DNS struktūra ir polinukleotīds, arī, ja jautā Kā veidojas DNS?, tā kā tā ir DNS molekula, tā parasti sastāv no divām virknēm, kas savilktas viena pret otru pa spirālveida līniju, vairumā gadījumu tās sauc par "spirāli savītu" un savstarpēji saistītas ar ūdeņraža saitēm.
DNS molekulā virknes tiek pārvaldītas pretēji, DNS virkņu mugurkaulu veido cukura fosfāta daļas, un vienas ķēdes slāpekļa bāzes ir sakārtotas stingri noteiktā secībā, kas ir pretēja otras daļas slāpekļa bāzēm. papildinošs noteikums.
DNS molekulai dzīvības zinātnē ir ļoti īpaša vieta, tā ir DNS, kas glabā pilnīgu informāciju par DNS daļas un ķermeņa īpašības un visās mazākajās detaļās, tāpēc zināšanas par visām DNS strukturālajām iezīmēm ir fundamentāli svarīgas.
Tieši ar Vatsona un Krika atklāsmi 1953. gadā par nozīmīgākās DNS struktūras, slavenās dubultspirāles uzbūvi, sākās jauns laikmets cilvēces attīstības vēsturē, molekulārās bioloģijas un ģenētikas laikmets, biotehnoloģijas un molekulārā medicīna, kas tika iedibināta gadā. molekulārā ģenētika.
Tas ir saistīts arī ar vissvarīgākajiem DNS aspektiem, īpaši tiem, kuru izpēti veic ne tikai bioloģija un ģenētika, bet arī ķīmija, fizika un matemātika, kā DNS struktūra un kāpēc šis atradums tiek uzskatīts par vienu no lielākajiem vēsturē un tā saistība ar Zinātnes raksturojums, visu dzīvo būtņu asimetrija attiecībā pret labo un kreiso, uz molekulārās bioloģijas centrālo uzskatu.
Universāls dzīvās vielas likums par to, kāpēc DNS ir lineāras dažos organismos, bet citos bloķētas, par mutācijām, DNS teksta bojājumiem, kas izraisa daudzas iedzimtas slimības, par revolucionāro DNS rediģēšanas tehnoloģiju, kas parādās mūsu acu priekšā, tuvākajā laikā ļaus izlabot kļūdas pacienta DNS tekstā.
Lai saprastu DNS bioloģisko funkciju, vispirms ir jāsaprot tās molekulārā struktūra, tāpēc ir jāiemācās vārdu krājums, lai runātu par DNS celtniecības blokiem un to, kā šie bloki tiek samontēti, veidojot DNS molekulas.
DNS funkcija
DNS ir informācijas molekula, tā uzkrāj informāciju, lai izveidotu citas lielas molekulas, ko sauc par olbaltumvielām. Šīs ilustrācijas tiek savāktas katrā jūsu šūnā, apmainās starp 46 garām struktūrām, kas pazīstamas kā hromosomas, šīs hromosomas sastāv no tūkstošiem vairāk fragmentu, īsu DNS, ko sauc par gēniem, katrs gēns apkopo zināšanas, lai izveidotu proteīnu gabalus, veselus proteīnus vai vairākus specifiskus proteīnus.
DNS ir labi piemērota šīs bioloģiskās funkcijas veikšanai, pateicoties tās molekulārajai struktūrai un virknei augstas caurlaidības enzīmu izstrādei, kas ir pielāgoti mijiedarbībai ar šo molekulāro struktūru specifiskos veidos.
Sakritība starp DNS struktūra un šo enzīmu darbība ir tik efektīva un izsmalcināta, ka evolūcijas laikā DNS ir kļuvusi par universālu informācijas vākšanas molekulu visām dzīvības formām, daba vēl nav atradusi labāku risinājumu par DNS, lai uzglabātu, izteiktu un pārsūtītu instrukcijas. lai ražotu proteīnus.
Kā tiek interpretētas DNS rakstītās instrukcijas?
Cilvēka DNS satur miljardiem bāzu, un gandrīz 99% no tām ir līdzīgas visiem cilvēkiem, un tas ir līdzīgs tam, kā alfabēta burtu secību var izmantot vārda veidošanai, slāpekļa bāzu secību DNS secība veido gēnus, kas šūnas valodā stāsta šūnām, kā ražot olbaltumvielas, cita veida nukleīnskābe, ribonukleīnskābe vai RNS, pārvērš ģenētisko informāciju no DNS proteīnos.
Nukleotīdi savienojas kopā, veidojot divus garus pavedienus, kas spirāli veido organizāciju, ko sauc par dubulto spirāli. Ja jūs domājat par dubulto spirāles izkārtojumu kā kāpnēm, fosfāta un cukura molekulas būtu malas, bet pamatnes būtu pakāpieni. , vienas dzīslas pamatnes ir izlīdzinātas ar citas šķipsnas pamatnēm, adenīna pāri ar timīnu un guanīna pāri ar citozīnu.
DNS molekulas ir garas, patiesībā tik garas, ka tās nevar iekļauties šūnās bez atbilstoša pārklājuma, lai pievienotos šūnām, DNS kārtīgi salokās hromosomu struktūrās, katrai hromosomai ir viena DNS molekula. Cilvēkiem ir divdesmit trīs hromosomu pāri, atrodas šūnas kodolā.
proteīnu sintēze
Olbaltumvielas ir lielas molekulas, kas šūnās var veikt visa veida uzdevumus, savukārt tās var veicināt ķīmiskas reakcijas, piemēram, enzīmus, tām var būt arī strukturāla loma, piemēram, citoskeleti, tās var pārraidīt signālus uz šūnas virsmu, piemēram, membrānas receptori. un daudz vairāk.
Mūsu DNS ierakstītie gēni ir sava veida receptes proteīnu pagatavošanai, taču, tā kā recepte ir kodēta slāpekļa bāzu (ATCG) formā, tā vispirms ir jātulko, un vairāki proteīni darbojas saskaņoti, lai to panāktu. Lai piekļūtu mērķa gēnam, vispirms ir jānoņem DNS dubultspirāle.
Tad olbaltumvielas rada mērķa DNS sekvences spoguļkopiju kā sava veida ziņnesis RNS, šī kurjera RNS kopētā formulas kopija tiek nosūtīta ārā no kodola, jo proteīnu izcelsme ir citās šūnas daļās, tur ir ribosomas. , nelielas struktūras, kas dominē netālu no kodola, spēlēsies ar pavāriem un izlasīs recepti, lai pagatavotu proteīnu.
Olbaltumvielu galvenās sastāvdaļas ir aminoskābes, un ribosomas izmanto ziņojuma RNS modeli, lai savienotu aminoskābes pareizā izkārtojumā un izveidotu garu ķēdi, aminoskābes ir organisko skābju molekulas, ko izstrādā amīns, ķīmiskā struktūra, kas iegūta no amonjaka.
Ķīmiķi zina simtiem no tiem, bet olbaltumvielās tiek izmantotas tikai divdesmit aminoskābes, taču proteīns šajā lineārajā attēlojumā vēl nav pilnīgs, lai tas būtu efektīvs, tam ir jāatlokas kā origami, tāpēc tas no vienas ķēdes vienkārši pāriet uz sarežģīta trīsdimensiju struktūra.
stenogramma
DNS ir galvenās ilustrācijas, lai iezīmētu proteīnus, izmantojot ģenētiskā koda dekodēšanu, šis process ir dzīvotspējīgs, tikai pateicoties divām dažādām fāzēm, transkripcijai un translācijai.
Transkripcija ir līdzeklis, ar kuru DNS nukleotīdu virknes tiek pārrakstītas papildu RNS nukleotīdu virknēs, kas simbolizē to, ka DNS molekulas tās pārraksta RNS molekulās.
Šī darbība ir nepieciešama, lai DNS alfabēts tiktu atšifrēts par kaut ko saprotamu visam aparātam, kuram būs jāveic un jāīsteno ģenētiskā koda paredzētais uzdevums, tiek iegūta informācija par sintezējamo nukleotīdu secību. tiek kopēta RNS ķēdē un pēc tam transportēta uz citoplazmu, sintezēto RNS parasti sauc par transkriptu.
Tulkošanas process sastāv nevis no ģenētiskās informācijas interpretācijas no nukleotīdu secības uz aminoskābju secību, bet gan ribosomās, struktūrās, kas sastāv no ribosomu RNS un olbaltumvielām, kas ļauj savākt aminoskābes no nukleotīdu tripletiem.
Tāpēc šī ir fāze, kurā tiek uzlauzts ģenētiskais kods, proteīnu sintēzei ir nepieciešams vienlaicīgs daudzu ribosomu darbs pie vienas vēstneša RNS molekulas, lai vienlaikus ražotu daudzas katra atsevišķā proteīna kopijas.
T-RNS un r-RNS spēlē būtisku lomu šajā procesā (transfera RNS un ribosomu RNS), jo tie ļauj tulkot informāciju, ko nes ziņnesis RNS, ērtā un pareizā aminoskābju secībā, kas vēlāk veidos olbaltumvielas. mūsu šūnām un līdz ar to arī mūsu ķermenim.
Tulkošana un ģenētiskais kods
Pirmais gēna termina periods ir "Transkripcija", kas ļauj DNS ietverto informāciju formulēt RNS kopijā, šī ziņojuma RNS nodod ģenētisko informāciju ribosomām, kur notiek "Translation", otrais solis gēnu paziņojums.
Bāzes komplementaritātes noteikums ļauj mums viegli iedomāties transkripcijas mehānismu, kura laikā informācija no DNS tiek pārraidīta uz RNS, adenīns pret uracilu vai timīnu, citozīns pret guanīnu.
No otras puses, tulkošanai tieši kurjer-RNS nukleotīdu secība noteiks proteīna aminoskābju secību, tāpēc šī pāreja no vienas "valodas" uz otru ir tulkojums, kas pakļaujas kodam Code Genetic. .
Ģenētiskais kods ir zīme, kas ļauj nukleotīdu ķēdi (DNS un RNS) pārveidot par aminoskābju ķēdi, kods ietver bāzes A, C, T un G, kā arī divdesmit aminoskābes, ģenētisko. kodam ir dažādas iezīmes:
- Kodoni apzīmē nukleotīdu tripletus un tajā pašā laikā grupē aminoskābi.
- Gēnu secība un kodētā proteīna secība ir kolineāra, ti, gēna garums un gala proteīna primārās struktūras garums ir proporcionāls.
- Ģenētiskais kods ir universāls, patiesībā katrai aminoskābei ir viens vai vairāki kodoni, un tas ir daudzu dzīvo prokariotu un eikariotu organismu līmenī.
- Ģenētiskais kods ir iteratīvs, vienai aminoskābei tiek savākti vairāki kodoni, ir sešdesmit četri kodoni un divdesmit aminoskābes, bieži vien kodona pirmajiem diviem nukleotīdiem ir nepieciešama aminoskābe, tāpēc pārpalikums ir saistīts ar trešo nukleotīdu. kodons.
- Ģenētiskais kods nepārklājas, kodona nukleotīdi piedalās tikai vienas aminoskābes kodā, tāpēc nākamo aminoskābi kodēs nākamais kodons, kas atrodas mRNS, mēs runājam par lasīšanas rāmi vai lasīšanas rāmi.
- Kodam ir vērtēšanas sistēma, norādījumu kodons ir AUG kodons (GUG maniem mitohondrijiem) un stopkodoni ir UAA (okera), UAG (dzintara) un UGA (opāls), UGA (opāls) nav. mitohondrijās.
DNS un mūsdienu biotehnoloģija
Biotehnoloģija kā zinātne tika dibināta 70. gadsimta beigās, XNUMX. gadu sākumā, viss sākās ar gēnu inženieriju, kad Svarīgi zinātnieki viņiem izdevās pārnest ģenētisko materiālu no viena organisma uz otru bez seksuālo paņēmienu izpildes, šim nolūkam tika izmantota rekombinantā DNS jeb rDNS, šī procedūra tiek izmantota, lai mainītu vai uzlabotu konkrētu organismu.
Medicīniskā biotehnoloģija ietver ražošanas procesus, kuru laikā tiek radīti bioloģiski objekti vai medicīniskās vielas, tie ir fermenti, vitamīni, antibiotikas, atsevišķi mikrobu polisaharīdi, kurus var izmantot kā patstāvīgus produktus vai kā palīgvielas dažādu zāļu formu, aminoskābju izveidē.
Atklājums, ka gēnus veido DNS un tos var izolēt, kopēt un manipulēt, ir novedis pie jauna bija Jaunzēlandē ir daudz modernu biotehnoloģiju pielietojumu.
Cilvēki ir manipulējuši ar dzīvām būtnēm tūkstošiem gadu, agrīno biotehnoloģiju piemēri ietver augu un dzīvnieku pieradināšanu un pēc tam selektīvu to audzēšanu, lai iegūtu noteiktas īpašības.
Mūsdienu biotehnoloģijas ietver noderīgu produktu ražošanu no veseliem organismiem vai organismu daļām, piemēram, molekulām, šūnām, audiem un orgāniem, jaunākie sasniegumi biotehnoloģijā ietver ģenētiski modificētus augus un dzīvniekus, šūnu terapiju un nanotehnoloģiju, šie produkti netiek izmantoti katru dienu, bet tie var mums būt noderīgi nākotnē.
Biotehnoloģijas patiesi izpaužas ar šūnas ģenētisko materiālu. Ja mēs pārbaudām šūnu ar augstas stiprības mikroskopu, mēs novērotu garus pavedieniem līdzīgus sadalījumus, ko sauc par hromosomām. Šīs hromosomas, kas sastāv no DNS (dezoksiribonukleīnskābes), veido ierīcēm, ko sauc par gēniem.
Gēni kontrolē noteiktu proteīnu un olbaltumvielu ražošanu, savukārt, nosaka organisma īpašības, dažos gadījumos gēns var regulēt kādu konkrētu iezīmi, piemēram, organisma rezistenci pret slimībām, savukārt citos gadījumos īpašības var noteikt daudzi gēni.
dzīvniekos
Prasme, ko sauc par mikroinjekciju, ir procedūra, ko bieži izmanto ģenētiski modificētu vai transgēnu dzīvnieku izcelsmei. Izmantojot šo praksi, ļoti smalku adatu izmanto, lai ievadītu DNS molekulu šķīdumu, kam ir gēni, kuriem ir vēlamās īpašības (piemēram, rezistence pret slimībām). uz Dzīvnieku šūna, parasti embrija periodā.
Gēni tiek iekļauti dzīvnieku šūnu ģenētiskajā materiālā, un šūnas sāk izpaust jaunā gēna noteikto īpašību, šīs mikroinjekcijas tehnikas pielietošana varētu dot potenciālu labumu arī lauksaimniecībai.
baktērijās
Dažās baktērijās mazi dabiski apļveida segmenti DNS ko sauc par plazmīdām, kuras var izmantot gēnu inženierijā, DNS Plazmīdu var izņemt no baktēriju šūnas, modificēt, pievienojot jaunu gēnu, un ievietot atpakaļ šūnā.
Izmantojot jauno gēnu, baktēriju šūna tagad var izveidot šī gēna produktu kā savu. Tā kā baktērijas ļoti ātri transkribējas, lielu daudzumu baktēriju, kurām ir pārveidota plazmīda, var izmantot, lai ražotu komerciāli nozīmīgus gēnu produkta daudzumus. pārtikas piedeva vai dzīvnieku vakcīna, īsos soļos.
augos
Augu šūnām ir izturīgas ārējās sienas, kas padara gēnu piegādi augu šūnām nedaudz grūtāku nekā baktēriju gadījumā, ir divi galvenie paņēmieni, ar kuriem šis process tiek veikts.
