Строение ДНК. - Концепции Современного Естествознания. Конспект лекций

            В 1953 году аспиранты Крик и Уотсон экспериментально установили строение ДНК – двойная спираль. Нуклеотид состоит из азотистого основания, пятиатомного сахара (дезоксирибозы) и остатка фосфорной кислоты. Возможные основания: аденин, тимин, цитозин и гуанин.

            Существуют три способа передачи генетической информации.

1. Митоз
2. Мейоз
3. Биосинтез

1. Митоз обеспечивает эмбриональное развития, рост организма, восстановление органов, тканей после повреждения. Митоз – бесполое размножение. Из одной родительской клетки получаются две совершенно одинаковых дочерних клетки. Если при копировании нарушается какой-либо участок, то ДНК, как сложная самоорганизующаяся система сама исправляет ошибку. За миллионы лет ДНК выработала ферменты, отщепляющие неправильные участки и достраивающие недостающее. Это и есть консервативность наследственности. Меньше всего нарушаются гены как раз при мейозе.
2. Мейоз. Из двух родительских клеток – гамет образуется одна – зигота, поэтому количество хромосом всегда чётное. Сома – тело. Между соматическими и половыми клетками различия: соматические способны к делению, половые не делятся. Значение мейоза:
• Благодаря мейозу в клетках организма поддерживается постоянное число хромосом вне зависимости от числа поколений, то есть, поддерживается постоянство вида.
• Мейоз способствует пересортировке генов. Кроссинговер – обмен частями хромосом. В процессе мейоза происходят мутации, то есть, изменения генотипа.

      ДНК®и-РНК®Рибосома (т-РНК) ®Белок

В отличие от ДНК, РНК распадается довольно быстро (от нескольких минут до нескольких часов. Синтез белков можно ускорить анаболиками, гормонами. Рост белков замедляется при помощи антибиотиков. В самом простом случае ген представлен двумя формами-аллелями. Трёхаллельный ген – например, определяющий группу крови человека.

ABO

1 – OO

2 – AO, AA

3 – BO, BB

4 – AB

В настоящее время учёные считают, что за старение человека отвечает потеря генетической информации при неточной репликации ДНК. Продолжительность жизни зависит от способности ферментов чинить поврежденные участки ДНК. Старение – накопление дефектов ДНК, значит, борьба со старением – борьба за сохранение генетической информации.

Мозг является носителем разума и интеллекта. Структурная единица мозга не нейрон, а ансамбль нейтронов. Эволюция мозга человека происходит за счет:

1. развития величины полушарий
2. увеличения нейронов
3. все большей организованности ансамблей нейтронов
4. развития лобных долей мозга, которые отвечают за мыслительную способность

            Генетический потенциал мозга живого организма, зависящий от развития ансамблей, жёстко ограничен во времени, при пропущенных сроках потенциал угасает.

            Нервные клетки отличаются от всех остальных клеток большим объемом V=10-3 мм3, m=10-6 г. Нейрон – бинарная ячейка. В мозге человека содержится примерно 1011 нейронов. Каждый нейрон связан с 104 нейронов.

            В нервное системе высших животных используется два вида сигналов - электрический и химический. Электрический сигнал поступает к клетке извне и проходит через мембрану. Происходит деполяризация мембраны с положительного заряда. Электрическое сопротивление мембраны 0,01 В (Разность потенциалов). Скорость входного сигнала – 4 м/с, а выходного – 100 м/с. Когда электрический сигнал доходит до синапсов, то от них происходит выброс химического вещества – медиатора. Он доходит до следующего нейрона и возбуждает уже электрический сигнал. Мозг напоминает аналоговое вычислительное устройство. Если мозг сравнить с компьютером, то он отличается тем, что работает статистически, потоками нейронов, а не отдельными нейронами, что является хорошей биологической защитой организма. Начиная с 25 лет человек естественным путём теряет 1-2 нейрона ежесекундно. Полная аналогия между ЭВМ и мозгом невозможна, так как мозг способен изменять силу синаптических изменений. Например, выработкой гормонов. В 2001 были обнаружены спайны (иголочки, покрывающие дендриты), на которых, предположительно, удерживается информация в мозгу. На одном нейроне около 20000 спайнов. Их количество может увеличиваться.

Проблемы искусственных нейронных сетей:

1. Количество межэлементных связей
2. Обучение (хорошо обученные небольшие нейтронные сети, включающие менее 100 нейронов). При увеличении размеров сети возникает задача противоречивых ситуаций. В настоящее время нейронные сети используются для распознавания образов, построения прогнозов по курсам акций и валют, анализа нефтяного рынка.

Успехи генной инженерии.

            В 1998 году начался проект «Геном человека», в котором участвуют 20 стран. США вложили в этот проект 253 миллиона долларов. Цель – определить все гены человека. Определены гены-возбудители сифилиса, туберкулёза и 20 других бациллоносителей, которые передаются при мейозе. Расшифровка генома человека уже привел к установлению последовательности генотипа ДНК. Обнаружены гены, отвечающие за сахарный диабет, злокачественные опухоли, агрессивность, наркоманию. Разработана программа ранней диагностики патологий внутриутробного развития. Нашли способ выделения вредного гена из ДНК. Можно заменить ошибочный ген на правильный при помощи ферментов, переносимых специальным вирусом.