Структурно-функциональная организация наследственного материала и его реализация в признак

Лекция №1

Основополагающими являются законы Менделя. Важность его открытия не была оценена, однако через 35 лет в 1900 году учеными Де Фризом, Корренсом (открыл явление цитоплазматической наследственности) и Чермаком были подтверждены его исследования. Чермак и Де Фриз подтвердили закономерности наследования признаков. После работ Де Фриза, Корренса, Чермака появилась новая терминология – сама наука начала называться генетикой, а менделеевскую единицу наследственности Иогансен назвал геном.

В 1909 году Морган (основоположник генетики, обосновал хромосомную теорию наследственности), Бриджес, Миллер сформулировали хромосомную теорию наследственности.

В начале 20 века Белозерский (доказал, что в состав хромосом входит ДНК), Надсон и Филлипов впервые получили искусственные мутации. Николай Тимофеев-Ресовский вместе с Дельбрюком определил площадь гена (10^-8 м²). Николай Кольцов – руководитель школы генетиков в 30е годы. Четвериков изучал мутации. Николай Вавилов собрал величайшую коллекцию растений и вывел закон гомологических рядов, устанавливающий параллелизм в изменчивости организмов (все организмы имеют сходные мутации).

С 1940 по 1956 генетика в СССР была запрещена (период отрицания существования генов и хромосом, причина – Лысенко).

В настоящее время генетика занимается исследованием признаков на молекулярном уровне.

Существуют три этапа развития генетики:

1) Исторический – наследование на организменном уровне (Мендель)

2) Клеточный (Томас Морган)

3) Молекулярный уровень

История открытия химической природы ДНК:

В 1928 году Гриффит провел эксперементы по заражению мышей пневмококком. Он взял 2 штамма – S штамм (патогенный) и R штамм (непатогенный) и нагреванием добился того, что гены S штамма стали непатогенными, однако смесь генов вызывала пневмонию. Он назвал это явление трансформацией.

Эйвери (основоположник молекулярной генетики), МакЛеод и Маккарти установили трансформационную теорию агента. Последующие опыты ученых на бактериях доказали, что носителем генетической информацией является ДНК, а не белки, жиры и углеводы. Доказано, что белок является главным материальным носителем, а синтез белка находится под влиянием генов.

В 1951 году Чаргаф впервые открыл нуклеотидный состав ДНК.

В 1953 году Джеймс Уотсон (биохимик) и Френсис Крик (физик) в лаборатории сформулировали строение ДНК.

ДНК имеет форму спирали и состоит из двух цепей, которые, в свою очередь, состоят из азотного основания (аденина,гуанина (пуриновые) или тимина, цитозина (пиримидиновые)), дезоксирибозы и остатка фосфорной кислоты. ДНК является полинуклеотидом. При полном гидролизе расщепляется до пуриновой или пиримидиновой кислоты, дезоксирибозы и фосфорной кислоты. В сопряжении А-Т - 2 связи, в Г-Ц - 3. Процесс удвоения ДНК называется редупликацией.

Первичная структура ДНК – ковалентная, вторичная – водородная. Третичная структура - правильная спираль, расстояние между нитями - 3,4 нм, в каждый виток входит 10 пар нуклеотидов. Диаметр молекулы – 2 нм.

Функции ДНК:

1) Гетерокаталитическая (контроль над синтезом полипептидов)

2) Аутокаталитическая (редупликация)

Свойства ДНК:

1) Содержание генетическую информацию посредством записи генетического кода

2) Передача информации благодаря репарации

3) Изменение наследственной информации благодаря кроссинговеру и мутации

РНК – одноцепочная молекула. В составе - рибоза, остаток фосфорной кислоты, азотные основания (вместо тимина – урацил).

Типы РНК:

· про-иРНК (переписывает всю информацию с генов, содерит смысловую и несмысловую информацию)

· иРНК (образуется в ядре в результате процессинга (вырезания несмысловых участков, врезание смысловых), состоит из 80-100 нуклеотидов)

· рРНК (синтезируется в области вторичной перетяжки хромосом)

· вирусная РНК