Нужна помощь в написании работы?

Бурное развитие молекулярной биологии началось в 1953 году, когда Уотсоном и Криком была открыта двухцепочная структура ДНК. Нахождение молекул. процессов, лежащих в основе жизненных явлений  привело в тесное соприкосновение биологии с молекулярной физикой. Развилось новое направление, которое называется молекулярной биофизикой, где главное внимание уделяется строению и свойствам нуклеиновых кислот и белков. Жизнь – это форма существования белковых тел  в том смысле, что  все основные функции организма выполняют белки - это биохимич. реакции, процессы обмена веществ или метаболизм, процесс переноса  кислорода к клеткам. Белки защищают  организм от чужеродных патогенных веществ. Белки выполняют все движения в организме, начиная с молекулярных, кончая мышечными. Белки не могут синтезировать самих себя. Эту функцию в организме выполняют нуклеиновые кислоты, они синтезируют белки строго определенного строения. Нарушение синтеза белков ведет к тяжелым последствиям для организма. Нуклеиновые кислоты  ответственны за наследственность и изменчивость организма. Белки и нуклеиновые кислоты  являются большими цепочечными молекулами, содержащие сотни и тысячи атомов. Это полимерные вещества - молекулярная биофизика является физикой биополимеров. До недавнего времени занимались изучением только синтетических полимеров, таких как каучук, пластмассы. Теоретической основой физики полимеров является статистическая физика и термодинамика, теория фазовых переходов, теория кооперативных процессов. Элементарным структурным звеном  живого организма является клетка; управляющим центром, которой, является ядро. В ядре находятся хроматиновые нити, едва заметные в неделящейся клетке и хорошо видные даже в обычный микроскоп непосредственно перед деление клетки. Число и форма хромосом строго постоянны для данного вида организмов. Обычно хромосомы фигурируют по парно, т. е. по две хромосомы каждого сорта, соответствующей клетки называют диплоидными. В  каждой соматической клетке человека содержится по 23 пары хромосом и только в клетках предназначенных для размножения половинный набор хромосом. Такие клетки  называются гаплоидными, процесс их деления называют мейозом, в отличие от деления соматических клеток, которое называют митозом. Хромосомы ответственны за жизнь любой клетки, за развитие организма, за передачу наследственных признаков. В ядре находится ядрышко, богатое веществом РНК. После открытия структуры ДНК в 1953 г. обострился интерес к биологии, и в 1954 году была выдвинута концепция генетического кода, физиком Георгием Гаммовым, тем, кто выдвинул идею горячей Вселенной. Подобно другим ученым, Гаммовым было найдено, что жизнедеятельность клетки  определяется набором белков, которые состоят из 20 аминокислот. С этим фактом он сопоставил структуру ДНК, переменный характер которой определяется всего лишь 4 нуклеотидами: аденином, тимином, цитозином. гуанином. Генетический код должен переводить 4хбуквенный текст ДНК в 20-ти буквенный текст белков; реализуя генит. код природа действует экономным способом. С белками сопоставляются кодоны, содержащие несколько нуклеотидов  если бы кодоны включали по 2 нуклеотида  существовало бы 16 аминокислот, а их 20 – такое соотношение отпадает кодон содержит 4 нуклеотида дает 256 аминокислот , что является слишком роскошным для природы и не может быть принято. Остается  вариант, когда кодон включает  3 нуклеотида и именно последовательностью 3-х нуклеотидов определяется 1 аминокислота. Гипотеза Гамова была подтверждена  экспериментом спустя 7 лет после ее выдвижения. Для всех живых организмов на Земле ген. код один и тот же, т.е.  3 последовательных нуклеотида в ДНК определяют 1 аминокислоту. При описании первичной структуры белка пользуются наглядной аналогией, уподобив 1 аминокислоту отдельной букве алфавита (20 буквенного), тогда каждая белковая молекула будет предоставлять определенный текст, короткие белковые молекулы можно уподобить афоризму, а длинные белковые молекулы- толстой книге. Клетка выпускает большими тиражами эти тексты или белковые. Первичная структура белка, выполняющего одинаковые биологические функции во многом сходна у разных видов организма. Так если сравнить фрагменты цепи инсулина у разных видов животных, то они совпадает у таких далеких животных как свинья и кит. Это не случайно, поскольку первичная структура белка определяется единым путем развития жизни на Земле. Нуклеиновые кислоты   также как и белки  являются высокополимерными веществами, но их звенья  построены иначе. Основная цель нуклеиновых кислот  в отличие от белка однообразна, представляет собой чередование звеньев фосфорной кислоты и сахаристого вещества рибозы в РНК и дизоксирибозы в ДНК. К сахарам присоединяются азотистые основания 4-х типов:сахар-фофат-сахар-фосфат.В зависимости от расположения кодирующих триплетов вдоль цепи молекулы ДНК на ней синтезируется молекула информационной или матричной РНК, ее структура – это точный отпечаток молекулы. Информационная РНК проникает в цитоплазму и прикрепляется к рибосоме и только после этого начинается процесс синтеза белка. Транспортированная РНК переносит аминокислоты к рибосоме, где они соединяются в той последовательности, которая задается информационной  РНК.

У растений отделение его части (черенок лист клубень) могут дать начало новому растению (нормальну) Это значит, что все клетки организма несут полную генетическую информацию. Вместе с тем в любом организме имеются дифференцированные клетки, с  определенной формой и функцией. Любая клетка несет полный набор генов, полученных от родителей, функционируют только определенные гены, а остальные находятся в неактивном состоянии. Поэтому гены разделили на структурные, выдающие информацию о синтезе полипептидной белковой цепи, и регуляторные гены, которые ведают активностью структурных генов, путем их включения и выключения. Регуляторные гены сцеплены со структурными генами. Ген- оператор или регуляторный ген с группой регулируемых или структурных генов, вместе образуют оперон. Оперон является той единицей, с которой списывается 1 молекула информационной РНК. Структура ДНК установлена рентгено-графически. Молекула ДНК состоит из 2-х полинуклеотидных цепей, антипараллейных и закрученных одна вокруг другой. Эти две цепи удерживаются вместе посредством водородных связей. Водородная связь- это донорно-акцепторная связь, характеризуется переходом электрона от атома водорода к атому валентно связанному с ним. Водородная связь осуществляется в ДНК между азотистыми основаниями, причем аденин может соединиться только с тинином, гуанин с цетазином.

Вторичная структура белка. Белок - длинная полипептидная цепь, которая отличается от простого полимера наличием связей (вандервальских, водородных, электростатических). Полигном и Кори была открыта альфа-спираль белковой молекулы, в которой отдельные витки молекулы удерживаются   водородными связями параллейными оси молекулы. Они предложили структуру  белковой цепи в виде альфа-спирали, на 1 виток которой приходится 3,6 аминокислотных остатка, высота одного витка составляет 5,6 ангстрем (10-10 м), а диаметр спирали 10 ангстрем. Спираль удерживается водородными связями, которые соединяют 1-ю пептидную группу с 5-й; 5-ю группу с 1-й и 9-й и т.д. Также водородные связи образуются между разными молекулами. Также ими была предложена β-форма, в которой водородные связи образуются не между звеньями одной и той же молекулы, а между разными молекулами, такая форма характерна для фиброина шелка, выработанный тутовым шелкопрядом. β-форма характерна для кератина, белка входящего в перья птиц и волосы млекопитающего.

Генные механизмы

В начале 70-х годов  был накоплен огромный материал по различным ДНК и сотням ферментов. Но генетический материал изучался в то время пассивно, т.е. изучалось то, что было доступно. Дальнейшее развитие неклассической микробиологии привело к активным проектного характера действиям с ДНК. ДНК стали выделять,  вырезать отдельные участки, изменять и конструировать заново.

Обратная транскрипция

 У всех клеточных организмов передача  генетической информации осуществляется  в последовательности: ДНК-РНК-белки, переход от ДНК к РНК называется транскрипцией, а переход от РНК к белкам называется трансляцией. Возник вопрос, является ли передача генетической информации однонаправленным процессом. Как выяснили генетики, осуществляется обратная транскрипция (переход от РНК к ДНК), который осуществляет особая группа вирусов - «ретро-вирусов». Они представляют собой  класс РНК – содержащих вирусов. Ретро-вирус содержит молекулы РНК  особый фермент , который называется обратной транскриптазой. Он окружен лепидо-протеиновой оболочкой. После попадания вируса в клетку он теряет  свою оболочку и при этом происходит активирование обратной транскриптазы. ДНК образуется как структура комплементарная вирусная РНК. В начале образуется комплекс РНК-ДНК, а затем обратная транскриптаза  переводит исходный ретро-вирус в состояние про-вируса, способного к размножению только после включения в хромосомную ДНК клетки, т.е. этот вирус, использует транскрипцию самой клетки. Ретро-вирусы вызывают, какие страшные заболевания как СПИД, гепатит В, рак.

Внимание!
Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.
Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Узнать стоимость
Поделись с друзьями