скачкообразно – мутационно.
В 1903 г. датский физиолог растений В. Иоганнсен публикует работу «О
наследовании в популяциях и чистых линиях», в которой экспериментально
устанавливается, что относящиеся к одному сорту внешне сходные растения
являются наследственно различными - они составляют популяцию. Популяция
состоит из наследственно различных особей или родственных групп – линий. В
этом же исследовании наиболее четко устанавливается, существование двух
типов измен6чивости организмов: наследственной, определяемой генами, и
ненаследственной, определяемой случайным сочетанием факторов, действующих
на проявление признаков.
На следующем этапе развития генетики было доказано, что наследственные
формы связаны с хромосомами. Первым фактом, раскрывающим роль хромосом в
наследственности, было доказательство роли хромосом в определении пола у
животных и открытие механизма расщепления по полу 1:1.
С 1911 г. Т. Морган с сотрудниками в Колумбийском университете США
начинает публиковать серию работ, в которой формулирует хромосомную теорию
наследственности. Экспериментально доказывая, что основными носителями
генов являются хромосомы, и что гены располагаются в хромосомах линейно.
В 1922 г. Н.И. Вавилов формулирует закон гомологических рядов в
наследственной изменчивости, согласно которому родственные по происхождению
виды растений и животных имеют сходные ряды наследственной изменчивости.
Применяя этот закон, Н.И. Вавилов установил центры происхождения культурных
растений, в которых сосредоточено наибольшее разнообразие наследственных
форм.
В 1925 г. у нас в стране Г.А. Надсон и Г.С. Филиппов на грибах, а в
1927 г. Г. Мёллер в США на плодовой мушке дрозофиле получили доказательство
влияния рентгеновых лучей на возникновение наследственных изменений. При
этом было показано, что скорость возникновения мутаций увеличивается более
чем в 100 раз. Этими исследованиями была доказана изменчивость генов под
влиянием факторов внешней среды. Доказательство влияния ионизирующих
излучений на возникновение мутаций привело к созданию нового раздела
генетики – радиационной генетики, значение которой еще более выросло с
открытием атомной энергии.
В 1934 г. Т. Пайнтер на гигантских хромосомах слюнных желез двукрылых
доказал, что прерывность морфологического строения хромосом, выражающаяся в
виде различных дисков, соответствует расположению генов в хромосомах,
установленному ранее чисто генетическими методами. Этим открытием было
положено начало изучению структуры и функционирования гена в клетке.
В период с 40-х годов и по настоящие время сделан ряд открытия (в
основном на микроорганизмах) совершенно новых генетических явлений,
раскрывших возможности анализа структуры гена на молекулярном уровне. В
последние годы с введением в генетику новых методов исследования,
заимствованных из микробиологии мы подошли к разгадке того, каким образом
гены контролируют последовательность расположения аминокислот в белковой
молекуле.
Прежде всего, следует сказать о том, что теперь полностью доказано,
что носители наследственности являются хромосомы, которые состоят из пучка
молекул ДНК.
Были проведены довольно простые опыты: из убитых бактерий одного
штамма, обладающего особым внешним признаком, выделили чистую ДНК и
перенесли в живые бактерии другого штамма, после чего размножающиеся
бактерии последнего приобрели признак первого штамма. Подобные
многочисленные опыты показывают, что носителем наследственности является
именно ДНК.
В 1953 г. Ф. Крик (Англия) и Дж. Уотстон (США) расшифровали строение
молекулы ДНК. Они установили, что каждая молекула ДНК слагается из двух
полидезоксирибонуклеиновых цепочек, спирально закрученных вокруг общей оси.
В настоящее время найдены подходы к решению вопроса об организации
наследственного кода и экспериментальной его расшифровке. Генетика
совместно с биохимией и биофизикой вплотную подошла к выяснению процесса
синтеза белка в клетке и искусственному синтезу белковой молекулы. Этим
начинается совершенно новый этап развития не только генетики, но и всей
биологии в целом.
Развитие генетики до наших дней – это непрерывно расширяющийся фонт
исследований функциональной, морфологической и биохимической дискретности
хромосом. В этой области сделано уже много сделано уже очень много, и с
каждым днем передний край науки приближается к цели – разгадки природы
гена. К настоящему времени установлен целый ряд явлений, характеризующих
природу гена. Во-первых, ген в хромосоме обладает свойством
самовоспроизводится (авторепродукции); во-вторых, он способен мутационно
изменяться; в-третьих, он связан с определенной химической структуры
дезоксирибонуклеиновой кислоты – ДНК; в-четвертых, он контролирует синтез
аминокислот и их последовательностей в белковой молекулы. В связи с
последними исследованиями формируется новое представление о гене как
функциональной системе, а действие гена на определение признаков
рассматривается в целостной системе генов – генотипе.
Раскрывающиеся перспективы синтеза живого вещества привлекают
огромное внимание генетиков, биохимиков, физиков и других специалистов.
Нуклеиновые кислоты.
Нуклеиновые кислоты, как и белки, необходимы для жизни. Они
представляют собой генетический материал всех живых организмов вплоть до
самых простых вирусов. Выяснение структуры ДНК открыло новую эпоху в
биологии, так как позволило понять, каким образом живые клетки точно
воспроизводят себя и как в них кодируется информация, необходимая для
регулирования их жизнедеятельности. Нуклеиновые кислоты состоят из
мономерных единиц, называемых нуклеотидами. Из нуклеотидов строятся длинные
молекулы – полинуклеотиды. Молекула нуклеотида состоит из трех частей:
пятиуглеродного сахара, азотистого основания и фосфорной кислоты. Сахар,
входящий в состав нуклеотидов, представляет собой пентозу.
Различают два типа нуклеиновых кислот – рибонуклеиновые (РНК) и
дезоксирибонуклеиновые (ДНК). В обоих типах нуклеиновых кислот содержатся
основания четырех разных видов: два из них относятся к классу пуринов,
другие - к классу пиримидинов. Азот, содержащийся в кольцах, придает
молекулам основные свойства. Пурины – это аденин (А) и гуанин (Г), а
пиримидины – цитозин (Ц) и тимин (Т) или урацил (У). В молекулах пуринов
имеется два кольца, а в молекулах пиримидинов – одно. В РНК вместо тимина
содержится урацил. Тимин химически очень близок к урацилу, а точнее 5-
метилурацил.
Нуклеиновые кислоты являются кислотами потому, что в их молекулах
содержится фосфорная кислота. В результате соединения сахара с основанием
образуется нуклеозид. Соединение происходит с выделением молекулы воды. Для
образования нуклеотида требуется еще одна реакция конденсации, в результате
которой, между нуклеозидом и фосфорной кислотой возникает фосфоэфирная
связь. Разные нуклеотиды отличаются друг от друга природой сахаров и
оснований, которые входят в их состав. Роль нуклеотидов в организме не
ограничивается тем, что они служат строительными блоками нуклеиновых
кислот; некоторые важные коферменты также представляют собой нуклеотиды или
их производные.
Два нуклеотида, соединясь, Образуют динуклеотид путем конденсации. В
результате которой между фосфатной группой одного нуклеотида и сахара
другого возникает фосфодиэфирный мостик. При синтезе полинуклеотидов этот
процесс повторяется несколько миллионов раз. Фосфодиэфирные мостики
возникают за счет прочных ковалентных связей, и это сообщает всей
нуклеотидной цепи прочность и стабильность, что очень важно, так как в
результате этого уменьшается риск «поломок» ДНК, при ее репликации.
РНК имеет две формы: транспортную (тРНК) и рибосомную (рРНК). Они
имеют довольно сложную структуру. Третья форма - это информационная, или
матричная, РНК (мРНК). Все эти формы участвуют в синтезе белка. МРНК – это
одноцепочная молекула, образующаяся на одной из цепей ДНК в процессе
транскрипции. При синтезе мРНК копируется только одна цепь молекулы ДНК.
Нуклеотиды, из которых синтезируются мРНК, присоединяются к ДНК в
соответствии с правилами спаривания оснований и при участии фермента РНК –
полимеразы. Последовательность оснований в мРНК представляет собой
комплиментарную копию цепи ДНК – матрицу. Длина ее может быть различной, в
зависимости от длины полипептидной цепи, которую она кодирует. Большинство
мРНК существует в клетке в течение короткого времени.
Рибосомная РНК кодируется особыми генами, находящимися в нескольких
хромосомах. Последовательность в рРНК сходная у всех организмов. Она
содержится в цитоплазме, где образует вместе с белковыми молекулами
клеточные органеллы, называемые рибосомами. На рибосомах происходит синтез
белка. Здесь «код», заключенный в мРНК, транслируется в аминокислотную
последовательность строящейся полипептидной цепи. Группы, образуемые
рибосомами – полирибосомы (полисомы) – делают возможным одновременный
синтез нескольких молекул полипептидов при участии одной молекулы мРНК.
Для каждой аминокислоты имеется специфическая тРНК, и все они
доставляют содержащиеся в цитоплазме аминокислоты к рибосомам. Таким
образом, тРНК играют роль связующих звеньев между триплетным кодом,
содержащимся в мРНК и аминокислотной последовательностью в полипептидной
цепи. Так как многие аминокислоты кодируются несколькими триплетами, число
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
