Hukum hereditas telah menarik perhatian manusia sejak pertama kali menjadi jelas bahwa genetika adalah sesuatu yang lebih material daripada beberapa kekuatan yang lebih tinggi. Manusia modern mengetahui bahwa organisme memiliki kemampuan untuk bereproduksi serupa dengan dirinya sendiri, sedangkan keturunannya menerima ciri-ciri dan karakteristik khusus yang melekat pada orang tuanya. Reproduksi terwujud karena kemampuan untuk mentransfer informasi genetik antar generasi.
Teori: Anda tidak akan pernah memiliki terlalu banyak
Hukum hereditas mulai diselidiki secara aktif baru-baru ini. Sebuah langkah maju yang mengesankan dalam hal ini dibuat pada abad terakhir, ketika Sutton dan Boveri membawa hipotesis baru kepada publik. Saat itulah mereka menyarankan bahwa kromosom mungkin membawa data genetik. Agak kemudian, teknologi memungkinkan studi kimia komposisi kromosom. Itu terungkapadanya senyawa nukleat spesifik protein. Protein ternyata melekat dalam berbagai macam struktur dan kekhasan komposisi kimia. Untuk waktu yang lama, para ilmuwan percaya bahwa itu adalah protein yang merupakan aspek utama yang memastikan transfer data genetik antar generasi.
Penelitian selama beberapa dekade tentang hal ini telah memberikan wawasan baru tentang pentingnya DNA sel. Seperti yang telah diungkapkan oleh para ilmuwan, hanya molekul-molekul seperti itu yang merupakan pembawa material dari informasi yang berguna. Molekul adalah elemen dari kromosom. Saat ini, hampir semua rekan senegara kita yang telah menerima pendidikan umum, serta penduduk banyak negara lain, sangat menyadari betapa pentingnya molekul DNA bagi seseorang, perkembangan normal tubuh manusia. Banyak yang membayangkan pentingnya molekul-molekul ini dalam hal hereditas.
Genetika sebagai ilmu
Genetika molekuler, yang berhubungan dengan studi DNA sel, memiliki nama alternatif - biokimia. Bidang ilmu ini terbentuk di persimpangan biokimia dan genetika. Arah ilmiah gabungan adalah bidang penelitian manusia yang produktif, yang telah memberi komunitas ilmiah sejumlah besar informasi berguna yang tidak tersedia bagi orang-orang yang terlibat hanya dalam biokimia atau genetika. Eksperimen yang dilakukan oleh para profesional di bidang ini melibatkan bekerja dengan berbagai bentuk kehidupan dan organisme dari berbagai jenis dan kategori. Hasil paling signifikan yang diperoleh komunitas ilmiah adalah hasil studi gen manusia, serta berbagaimikroorganisme. Di antara yang terakhir, di antara yang paling penting adalah Eisheria coli, fag lambda dari mikroba ini, jamur neurospora crassa dan Saccharomyces cerevisia.
Basis genetik
Untuk waktu yang lama, para ilmuwan tidak meragukan pentingnya kromosom dalam transfer informasi turun-temurun antar generasi. Seperti yang ditunjukkan oleh tes khusus, kromosom dibentuk oleh asam, protein. Jika Anda melakukan percobaan pewarnaan, protein akan dilepaskan dari molekul, tetapi NA akan tetap di tempatnya. Para ilmuwan memiliki lebih banyak bukti yang memungkinkan kita untuk berbicara tentang akumulasi informasi genetik di NK. Melalui mereka data ditransmisikan antar generasi. Organisme yang dibentuk oleh sel, virus yang memiliki DNA, menerima informasi dari generasi sebelumnya melalui DNA. Beberapa virus mengandung RNA. Asam inilah yang bertanggung jawab untuk transmisi informasi. RNA, DNA adalah NK, yang dicirikan oleh kesamaan struktural tertentu, tetapi ada juga perbedaan.
Mempelajari peran DNA dalam keturunan, para ilmuwan telah menemukan bahwa molekul asam semacam itu mengandung empat jenis senyawa nitrogen dan deoksiribosa. Karena unsur-unsur ini, informasi genetik ditransmisikan. Molekul purin mengandung zat adenin, guanin, pirimidin kombinasi timin, sitosin. Tulang punggung molekuler kimia adalah residu gula yang bergantian dengan residu asam fosfat. Setiap residu memiliki tautan ke rumus karbon melalui gula. Basa nitrogen melekat pada sisi residu gula.
Nama dan tanggal
Ilmuwan,menyelidiki dasar-dasar biokimia dan molekuler dari hereditas, mereka mampu mengidentifikasi fitur struktural DNA hanya di 53. Penulisan informasi ilmiah diberikan kepada Crick, Watson. Mereka membuktikan bahwa setiap DNA memperhitungkan kualitas biologis spesifik dari hereditas. Saat membangun model, Anda perlu mengingat tentang penggandaan bagian dan kemampuan untuk mengumpulkan, mengirimkan informasi turun-temurun. Secara potensial, molekul tersebut mampu bermutasi. Komponen kimia, kombinasinya, ditambah dengan pendekatan studi difraksi sinar-X, memungkinkan untuk menentukan struktur molekul DNA sebagai heliks ganda. Ini dibentuk oleh setengah spiral tipe antiparalel. Tulang punggung gula-fosfat diperkuat dengan ikatan hidrogen.
Dalam studi dasar molekuler hereditas dan variabilitas, karya Chargaff sangat penting. Ilmuwan mengabdikan dirinya untuk mempelajari nukleotida yang ada dalam struktur asam nukleat. Seperti yang mungkin diungkapkan, setiap elemen tersebut dibentuk oleh basa nitrogen, residu fosfor, gula. Korespondensi kandungan molar timin, adenin terungkap, kesamaan parameter ini untuk sitosin dan guanin ditetapkan. Diasumsikan bahwa setiap residu timin memiliki pasangan adenin, dan untuk guanin ada sitosin.
Sama tapi sangat berbeda
Mempelajari asam nukleat sebagai dasar hereditas, para ilmuwan menentukan bahwa DNA termasuk dalam kategori polinukleotida yang dibentuk oleh banyak nukleotida. Urutan elemen yang paling tidak terduga dalam sebuah rantai adalah mungkin. Secara teoritis, keragaman serial tidak memilikipembatasan. DNA memiliki kualitas khusus yang terkait dengan urutan pasangan komponennya, tetapi pasangan basa terjadi menurut hukum biologi dan kimia. Ini memungkinkan Anda untuk menentukan urutan rantai yang berbeda. Kualitas ini disebut saling melengkapi. Ini menjelaskan kemampuan molekul untuk mereproduksi strukturnya sendiri dengan sempurna.
Saat mempelajari hereditas dan variabilitas melalui DNA, para ilmuwan menemukan bahwa untaian yang membentuk DNA adalah cetakan untuk pembentukan blok komplementer. Agar reaksi terjadi, molekul terlepas. Proses ini disertai dengan penghancuran ikatan hidrogen. Basa berinteraksi dengan komponen pelengkap, yang mengarah pada pembentukan ikatan spesifik. Setelah nukleotida diperbaiki, ikatan silang molekul terjadi, yang mengarah pada munculnya formasi polinukleotida baru, yang urutan bagiannya telah ditentukan sebelumnya oleh bahan awal. Ini adalah bagaimana dua molekul identik muncul, jenuh dengan informasi yang identik.
Replika: penjamin keabadian dan perubahan
Dijelaskan di atas memberikan gambaran tentang implementasi hereditas dan variabilitas melalui DNA. Mekanisme replikasi menjelaskan mengapa DNA hadir di setiap sel organik, sedangkan kromosom adalah organoid unik yang bereproduksi secara kuantitatif dan kualitatif dengan akurasi luar biasa. Metode distribusi nyata ini tidak layak sampai fakta struktur komplementer heliks ganda dari molekul ditetapkan. Crick, Watson, yang sebelumnya mengasumsikan apa struktur molekulnya, ternyata sepenuhnya benar, meskipun seiring waktu para ilmuwan mulai meragukan kebenaran visi mereka tentang proses replikasi. Pada awalnya, diyakini bahwa spiral dari satu rantai muncul secara bersamaan. Enzim yang mengkatalisis sintesis molekuler di laboratorium diketahui bekerja hanya dalam satu arah, yaitu, pertama muncul satu rantai, lalu kedua.
Metode modern dalam mempelajari hereditas manusia telah memungkinkan untuk mensimulasikan generasi DNA yang terputus-putus. Model muncul di 68. Dasar proposalnya adalah karya eksperimental menggunakan Eisheria coli. Kepengarangan karya ilmiah ditugaskan ke Orzaki. Spesialis modern memiliki data akurat tentang nuansa sintesis dalam kaitannya dengan eukariota, prokariota. Dari percabangan molekul genetik, perkembangan terjadi dengan menghasilkan fragmen yang disatukan oleh DNA ligase.
Proses sintesis diasumsikan kontinu. Reaksi replikasi melibatkan banyak protein. Pelepasan molekul terjadi karena enzim, pelestarian keadaan ini dijamin oleh protein yang tidak stabil, dan sintesis berlangsung melalui polimerase.
Data baru, teori baru
Menggunakan metode modern untuk mempelajari hereditas manusia, para ahli telah mengidentifikasi dari mana kesalahan replikasi berasal. Penjelasan menjadi mungkin ketika informasi yang tepat tentang mekanisme penyalinan molekul dan fitur spesifik dari struktur molekul menjadi tersedia. Skema replikasi mengasumsikandivergensi molekul induk, dengan masing-masing setengah bertindak sebagai matriks untuk rantai baru. Sintesis diwujudkan karena ikatan hidrogen basa, serta elemen mononukleotida dari stok proses metabolisme. Untuk menghasilkan ikatan tiamin, adenin atau sitosin, guanin, diperlukan transisi zat ke bentuk tautomer. Di lingkungan akuatik, masing-masing senyawa ini hadir dalam beberapa bentuk; mereka semua tautomer.
Ada opsi yang lebih mungkin dan kurang umum. Ciri khasnya adalah posisi atom hidrogen dalam struktur molekul. Jika reaksi berlangsung dengan varian langka dari bentuk tautomer, itu menghasilkan pembentukan ikatan dengan basa yang salah. Untai DNA menerima nukleotida yang salah, urutan elemen berubah secara stabil, terjadi mutasi. Mekanisme mutasi pertama kali dijelaskan oleh Crick, Watson. Kesimpulan mereka membentuk dasar dari ide modern tentang proses mutasi.
fitur RNA
Mempelajari dasar molekuler hereditas, para ilmuwan tidak dapat mengabaikan yang tidak kalah pentingnya dari asam nukleat DNA - RNA. Itu milik kelompok polinukleotida dan memiliki kesamaan struktural dengan yang dijelaskan sebelumnya. Perbedaan utama adalah penggunaan ribosa sebagai residu yang bertindak sebagai dasar tulang punggung karbon. Dalam DNA, kita ingat, peran ini dimainkan oleh deoksiribosa. Perbedaan kedua adalah bahwa timin digantikan oleh urasil. Zat ini juga termasuk golongan pirimidin.
Mempelajari peran genetik DNA dan RNA, para ilmuwan pertama-tama menentukan relatifperbedaan yang tidak signifikan dalam struktur kimia unsur-unsur, tetapi studi lebih lanjut tentang topik tersebut menunjukkan bahwa mereka memainkan peran yang sangat besar. Perbedaan ini mengoreksi signifikansi biologis masing-masing molekul, sehingga polinukleotida tersebut tidak menggantikan satu sama lain untuk organisme hidup.
Sebagian besar RNA dibentuk oleh satu untai, ukurannya berbeda satu sama lain, tetapi sebagian besar lebih kecil dari DNA. Virus yang mengandung RNA memiliki struktur molekul seperti itu yang dibuat oleh dua untai - strukturnya sedekat mungkin dengan DNA. Dalam RNA, data genetik diakumulasikan dan diteruskan antar generasi. RNA lain dibagi menjadi tipe fungsional. Mereka dihasilkan pada templat DNA. Proses ini dikatalisis oleh RNA polimerase.
Informasi dan keturunan
Ilmu pengetahuan modern, yang mempelajari dasar-dasar molekuler dan sitologis hereditas, telah mengidentifikasi asam nukleat sebagai objek utama akumulasi informasi genetik - ini juga berlaku untuk semua organisme hidup. Dalam sebagian besar bentuk kehidupan, DNA memainkan peran kunci. Data yang dikumpulkan oleh molekul distabilkan oleh urutan nukleotida yang direproduksi selama pembelahan sel menurut mekanisme yang tidak berubah. Sintesis molekuler berlangsung dengan partisipasi komponen enzim, sedangkan matriks selalu merupakan rantai nukleotida sebelumnya, yang secara material ditransmisikan antar sel.
Terkadang siswa dalam kerangka biologi dan mikrobiologi diberikan solusi masalah genetika untuk demonstrasi visual ketergantungan. Basis molekul hereditas dalam masalah seperti itu dianggap relatif terhadap DNA,serta RNA. Harus diingat bahwa dalam kasus molekul yang genetikanya direkam oleh RNA dari satu heliks, proses reproduksi berlangsung menurut metode yang serupa dengan yang dijelaskan sebelumnya. Template adalah RNA dalam bentuk yang dapat direplikasi. Ini muncul dalam struktur seluler karena invasi infeksi. Memahami proses ini memungkinkan para ilmuwan untuk menyempurnakan fenomena gen dan memperluas basis pengetahuan tentangnya. Ilmu pengetahuan klasik memahami gen sebagai unit informasi yang ditransmisikan antar generasi dan terungkap dalam karya eksperimental. Gen tersebut mampu bermutasi, dikombinasikan dengan unit lain pada tingkat yang sama. Fenotipe yang dimiliki suatu organisme dijelaskan secara tepat oleh gen - inilah fungsi utamanya.
Dalam sains, gen sebagai basis fungsional hereditas pada awalnya dianggap juga sebagai unit yang bertanggung jawab untuk rekombinasi, mutasi. Saat ini, diketahui dengan pasti bahwa kedua kualitas ini merupakan tanggung jawab pasangan nukleotida yang termasuk dalam DNA. Tetapi fungsinya disediakan oleh urutan nukleotida ratusan bahkan ribuan unit yang menentukan rantai protein asam amino.
Protein dan peran genetiknya
Dalam ilmu pengetahuan modern, mempelajari klasifikasi gen, basis molekuler hereditas dipertimbangkan dari sudut pandang pentingnya struktur protein. Semua makhluk hidup sebagian dibentuk oleh protein. Mereka dianggap sebagai salah satu komponen terpenting. Protein adalah urutan asam amino unik yang berubah secara lokal ketika:adanya faktor. Seringkali ada dua lusin jenis asam amino, yang lain dihasilkan di bawah pengaruh enzim dari dua puluh utama.
Keragaman kualitas protein tergantung pada struktur molekul primer, urutan polipeptida asam amino yang membentuk protein. Eksperimen yang dilakukan dengan jelas menunjukkan bahwa asam amino memiliki lokalisasi yang ditentukan secara ketat dalam rantai nukleotida DNA. Para ilmuwan menyebutnya paralel elemen protein dan asam nukleat. Fenomena tersebut disebut kolinearitas.
fitur DNA
Biokimia dan genetika, yang mempelajari dasar molekuler hereditas, adalah ilmu yang perhatian khusus diberikan pada DNA. Molekul ini diklasifikasikan sebagai polimer linier. Studi telah menunjukkan bahwa satu-satunya transformasi yang tersedia untuk struktur adalah urutan nukleotida. Ini bertanggung jawab untuk mengkodekan urutan asam amino dalam protein.
Pada eukariota, DNA terletak di inti sel, dan pembentukan protein terjadi di sitoplasma. DNA tidak berperan sebagai cetakan untuk proses pembentukan protein, yang berarti bahwa diperlukan elemen perantara yang bertanggung jawab untuk pengangkutan informasi genetik. Penelitian telah menunjukkan bahwa peran tersebut diberikan pada template RNA.
Seperti yang ditunjukkan oleh karya ilmiah yang dikhususkan untuk basis molekuler hereditas, informasi ditransfer dari DNA ke RNA. RNA dapat membawa data ke protein dan DNA. Protein menerima data dari RNA dan mengirimkannya ke struktur yang sama. Tidak ada hubungan langsung antara DNA dan protein.
Genetikainfo: ini menarik
Seperti yang ditunjukkan oleh karya ilmiah yang dikhususkan untuk basis molekuler hereditas, data genetik adalah informasi inert yang diwujudkan hanya dengan adanya sumber energi eksternal dan bahan bangunan. DNA adalah molekul yang tidak memiliki sumber daya tersebut. Sel menerima apa yang dibutuhkannya dari luar melalui protein, kemudian reaksi transformasi dimulai. Ada tiga jalur informasi yang memberikan dukungan hidup. Mereka terhubung satu sama lain, tetapi independen. Data genetik ditransmisikan secara turun temurun melalui replikasi DNA. Data dikodekan oleh genom - aliran ini dianggap yang kedua. Yang ketiga dan terakhir adalah senyawa nutrisi yang terus-menerus menembus ke dalam struktur sel dari luar, menyediakan energi dan bahan bangunan.
Semakin tinggi struktur organisme, semakin banyak elemen genom. Kumpulan gen yang beragam mengimplementasikan informasi yang dienkripsi di dalamnya melalui mekanisme terkoordinasi. Sel kaya data menentukan cara menerapkan blok informasi individual. Karena kualitas ini, kemampuan untuk beradaptasi dengan kondisi eksternal meningkat. Informasi genetik yang beragam yang terkandung dalam DNA adalah dasar dari sintesis protein. Kontrol genetik sintesis adalah teori yang dirumuskan oleh Monod dan Jacob pada tahun 1961. Pada saat yang sama, model operon muncul.
