Реферат скачан с сайта allreferat wow ua




Скачать 263.34 Kb.
НазваниеРеферат скачан с сайта allreferat wow ua
страница1/3
Дата24.11.2012
Размер263.34 Kb.
ТипРеферат
  1   2   3
Реферат скачан с сайта allreferat.wow.ua


ДНК - материальный носитель наследственности


ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УПРАВЛЕНИЯ Институт заочного обучения Специальность: управление персоналом КУРСОВАЯ РАБОТА по специальности: КОНЦЕПЦИЯ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ на тему: ДНК – МАТЕРИАЛЬНЫЙ НОСИТЕЛЬ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ Выполнена студенткой Максимовой М.И. Студенческий билет № 1908 Группа № УП 3-1-99/2 Адрес: Москва, ул. Пронская д.3, кв. 160 МОСКВА 2000 СОДЕРЖАНИЕ.|ВВЕДЕНИЕ. |стр. 3 ||1. СТРУКТУРА ДНК. |стр. 4 ||2. ХРОМОСОМЫ ЭУКАРИОТ. |стр. 6 ||2.1. Митоз. |стр. 7 ||2.2. Мейоз. |стр. 8 ||2.3. Кариотип. |стр. 11 ||3.СЕКРЕТЫ ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОДА. |стр. 13 ||3.1. История доказательства, что ДНК – носитель |стр. 14 ||генетической информации. |стр. 15 ||3.2. Расшифровка генетической информации. | ||4. КАК ЖЕ РАБОТАЮТ ГЕНЫ? |стр. 17 ||5. ПЕРЕДАЧА ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ ОТ РОДИТЕЛЕЙ К |стр. 18 ||ПОТОМКАМ. | ||ЗАКЛЮЧЕНИЕ. |стр. 19 ||СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ |стр. 21 | ВВЕДЕНИЕ. Наследуемые признаки заложены в материальных единицах, генах, которыерасполагаются в хромосомах клеточного ядра. Химическая природа геновизвестна с 1944 г.: речь идет о дезоксирибонуклеиновой кислоте (ДНК).Физическая структура была выяснена в 1953 г. Двойная спираль этоймакромолекулы объясняет механизм наследственной передачи признаков. Присматриваясь к окружающему нас миру, мы отмечаем великое разнообразиеживых существ – от растений до животных. Под этим кажущимся разнообразием вдействительности скрывается удивительное единство живых клеток – элементов,из которых собран любой организм и взаимодействием которых определяетсяего гармоничное существование. С позиции вида сходство между отдельнымиособями велико, и все-таки не существует двух абсолютно идентичныхорганизмов (не считая однояйцовых близнецов). В конце XIX века в работахГрегора Менделя были сформулированы основные законы, определившиенаследственную передачу признаков из поколения в поколение. В начале ХХвека в опытах Т.Моргана было показано, что элементарные наследуемыепризнаки обусловлены материальными единицами (генами), локализованными вхромосомах, где они располагаются последовательно друг за другом. В 1944 г. работы Эвери, Мак-Леода и Мак-Карти определили химическуюприроду генов: они состоят из дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Через10 лет Дж. Уотсон и Ф. Крик предложили модель физической структуры молекулыДНК. Длинная молекула образована двойной спиралью, а комплиментарноевзаимодействие между двумя нитями этой спирали позволяет понять, какимобразом генетическая информация точно копируется (реплицируется) ипередается последующим поколениям. Одновременно с этими открытиями ученые пытались проанализировать и«продукты» генов, т.е. те молекулы, которые синтезируются в клетках под ихконтролем. Работы Эфрусси, Бидла и Татума накануне второй мировой войнывыдвинули идею о том, что гены «продуцируют» белки. Итак, ген хранитинформацию для синтеза белка (фермента), необходимого для успешногоосуществления в клетке определенной реакции. Но пришлось подождать до 60-хгодов, прежде чем был разгадан сложный механизм расшифровки информации,заключенной в ДНК, и ее перевода в форму белка. В конце концов, во многомблагодаря трудам Ниренберга (США), был открыт закон соответствия между ДНКи белками – генетический код. 1. СТРУКТУРА ДНК. Еще в 1869 году швейцарский биохимик Фридрих Мишер обнаружил в ядреклеток соединения с кислотными свойствами и с еще большей молекулярноймассой, чем белки. Альтман назвал их нуклеиновыми кислотами, от латинскогослова «нуклеус» - ядро. Так же, как и белки, нуклеиновые кислоты являютсяполимерами. Мономерами их служат нуклеотиды, в связи с чем нуклеиновыекислоты можно еще назвать полинуклеотидами. Нуклеиновые кислоты были найдены в клетках всех организмов, начиная отпростейших и кончая высшими. Самое удивительное, что химический состав,структура и основные свойства этих веществ оказались сходными уразнообразных живых организмов. Но если в построении белков принимаютучастие около 20 видов аминокислот, то разных нуклеотидов, входящих всостав нуклеиновых кислот, всего четыре. В живых клетках содержится два типа нуклеиновых кислот –дезоксирибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК). Как ДНК, так и РНКнесут в себе нуклеотиды, состоящие из трех компонентов: азотистогооснования, углевода, остатка фосфорной кислоты. Однако комбинация этихкомпонентов в ДНК и РНК несколько различны. Фосфорная кислота в молекулах ДНК и РНК одинакова. Углевод же имеется вдвух вариантах: у нуклеотидов ДНК – дезоксирибоза, а у нуклеотидов РНК –рибоза. И рибоза, и дезоксирибоза – пятичленные, пятиуглеродистыесоединения – пентозы. У дезоксирибозы, в отличие от рибозы, лишь на одинатом кислорода меньше, что и определяет ее название, так как дезоксирибозав переводе с латинского означает лишенная кислорода рибоза. Строгаялокализация дезоксирибозы в ДНК, а рибозы в РНК, как раз и определяетназвание этих двух видов нуклеиновых кислот. Третий компонент нуклеотидов ДНК и РНК – азотистые соединения, то естьвещества, содержащие азот и обладающие щелочными свойствами. В нуклеиновыекислоты входят две группы азотистых оснований. Одни из них относятся кгруппе пиримидинов, основу строения которых составляет шестичленное кольцо,а другие к группе пуринов, у которых к пиримидинову кольцу присоединено ещеи пятичленное кольцо. В состав молекул ДНК и РНК входят два разных пурина и два разныхпиримидина. В ДНК имеются пурины – аденин, гуанин и пиримидины – цитозин,тимин. В молекулах РНК те же самые пурины, но из пиримидинов – цитозин ивместо тимина – урацил. В зависимости от содержания того или иногоазотистого основания нуклеотиды называются адениловыми, тимиловыми,цитозиловыми, урациловыми, гуаниловыми. Как же соединяются между собой нуклеотиды в длинные полинуклеотидныецепи? Оказывается, что такое соединение осуществляется путем установлениясвязи между остатком молекулы фосфорной кислоты одного нуклеотида иуглеводом другого. Образуется сахаро-фосфорный скелет молекулыполинуклеотида, к которому сбоку один за другим присоединяются азотистыеоснования. Если учесть, что в каждой нуклеиновой кислоте по четыре вида азотистыхоснований, то можно представить себе множество способов расположения их вцепи, подобно тому, как можно в самой разной последовательности нанизать нанитку бусинки четырех цветов – красные, белые, желтые. Зеленые.Последовательность расположения нуклеотидов в цепях молекул нуклеиновыхкислот так же, как и аминокислот в молекулах белков, строго специфична дляклеток разных организмов, то есть носит видовой характер. ДНК представляет свою двойную спираль. Полинуклеидные цепи достигают гигантских размеров. Вполне понятно, чтов связи с этим они так же, как и белки, определенным образом упакованы вклетке. Модель структуры молекулы ДНК впервые создали биохимики изКембриджского университета в Англии Джеймс Уотсон и Френсис Крик. Былопоказано, что молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей,закрученных одна вокруг другой, с образованием двойной спирали. Причемконтакты существуют между обеими полинуклеотидными цепями, точнее, междупурином одного нуклеотида и пиримидином другого. Так что внешне молекулуДНК можно представить как своего рода перекрученную веревочную лестницу. Образование связей в молекуле ДНК – процесс строго закономерный.Адениловый нуклеотид может образовывать связи лишь с тимиловым, агуаниловый только с цитозиловым. Эта закономерность получила названиепринципа комплиментарности, то есть дополнительности. В самом деле, такаястрогая последовательность в выборе пары наводит на мысль, что в двойноймолекуле ДНК аденин как бы дополняет тимин и наоборот, а гуанинсоответственно – цитозин, как две половинки разбитого зеркала. Принцип комплиментарности позволяет понять механизм уникальногосвойства молекул ДНК – их способность самовоспроизводиться. ДНК – этоединственное вещество в живых клетках, обладающее подобным свойством.Процесс самовоспроизведения молекул ДНК происходит при активном участииферментов. Особые расплетающие белки последовательно как бы проходят вдольсистемы водородных связей, соединяющих азотистые основания обеихполинуклеотидных цепей, и разрывают их. Образовавшиеся в результатеодиночные полинуклеотидные цепи ДНК достраиваются согласно принципукомплиментарности с помощью фермента за счет свободных нуклеотидов, всегданаходящихся в цитоплазме и ядре. Напротив гуанилового нуклеотидастановится свободный цитозиловый нуклеотид, а напротив цитозилового, в своюочередь, гуаниловый и так далее. Во вновь образовавшейся цепи возникаютуглеводно-фосфатные и водородные связи. Таким образом, в ходесамовоспроизведения ДНК из одной молекулы синтезируются две новые. ДНК в клетке локализована в основном в ядре, в его структурныхкомпонентах – хромосомах. 2. ХРОМОСОМЫ ЭУКАРИОТ. В 80-х годах прошлого столетия в ядрах эукариотических клеток былиоткрыты нитевидные структуры (В. Флемминг, Э. Страсбургер, Э. Ван Бенеден),названные В. Вальдейером (1888 г.) хромосомами (от греч. chroma – цвет,окраска, soma – тело). Этим термином было подчеркнуто сильное сходствохромосом по сравнению с другими клеточными органеллами к основнымкрасителям. В течение последующих 10 – 15 лет большинством биологов былоподтверждено, что именно хромосомы служат материальным носителемнаследственности. Хромосомы особенно четко видны во время делений клеток, однако фактнепрерывности их существования и в неделящихся ядрах сомнений не вызывает.Основная особенность функциональных превращений хромосом состоит в циклекомпактизации – декомпактизации. В компактизованном состоянии хромосомыпредставляют собой короткие толстые нити, видимые в световой микроскоп. Врезультате декомпактизации хромосомная нить становится невидимой в световоймикроскоп, поэтому ядра многих живых клеток выглядят оптически пустыми.Превращения хромосом строго зависят от фаз клеточного цикла, поэтому ихособенности могут рассматриваться только применительно к той или иной фазецикла. Промежуток времени между окончанием одного клеточного деления –митоза и окончанием последующего называется митотическим циклом (рис. 1).Таким образом, митотический цикл включает митоз и промежуток между митозами– интерфазу. Интерфаза состоит из трех периодов: центрального – фазысинтеза ДНК (S), когда генетический материал удваивается, а такжепредсинтетического (G1) и постсинтетического (G2), после которого клеткавступает в митоз (М). После фазы синтеза ДНК в G2-периоде и в митозе,вплоть до анафазы, в хромосоме обнаруживаются две нити, называемыесестринскими хроматидами (рис. 2).Рис.1. Схематическое изображение рис.2. Основные элементы мито- митотического цикла тическиххромосом, состо- эукариотических клеток ящих из двух хроматид: 1-короткое плечо, 2-центромера, 3-длинное плечо Основной химический компонент хромосом – молекулы ДНК. Содержание ее вядрах соматических клеток в два раза больше, чем в ядрах зрелых половыхклеток. Эти два типа клеток отличаются друг от друга и по числу хромосом.Число хромосом – п в соматических клетках и количество ДНК – с (от англ.content – содержание) в них обозначают как диплоидное (2п хромосом, 2сДНК), а в зрелых половых клетках как гаплоидное (п хромосом,с ДНК). После фазы синтеза ДНК в соматических клетках число хромосом неизменяется (2п), однако каждая из них содержит две сестринские хроматиды,т.е. идентичные молекулы ДНК, поэтому содержание ДНК в ядрах G2-фазы 4 с. 2.1.Митоз. Митоз, или непрямое деление, - основной способ размноженияэукариотических клеток, обусловливающий, в частности, возможностьувеличения их биомассы, рост и регенерацию. Митоз состоит из четырех фаз(рис. 3). Рис.3. Схематическое изображение основных процессов в животной клетке во время митоза. Клетка содержит четыре хромосомы: 1-интерфаза, 2-ранняя профаза, 3-средняя профаза, 4-поздняя профаза, 5- метафаза, 6-ранняя анафаза, 7-анафаза, 8-ранняя телофаза, 9- поздняя телофаза, 10-дочерние клетки. Первая – профаза – характеризуется началом цикла компактизациихромосом, который продолжается в течение всей этой фазы. Вследствие этогохромосомы становятся видимыми под микроскопом, причем уже в средней профаземитоза они представляются двойными структурами – сестринскими хроматидами,закрученными одна вокруг другой. К концу профазы исчезают ядрышко иядерная мембрана. Вторая –метафаза. Процесс компактизации хромосом продолжается и ведет кеще большему укорочению их длины. Хромосомы выстраиваются по экваторуклетки. Хроматиды соединены между собой между собой в центромере,называемой также первичной перетяжкой. Появляются нити митотическоговеретена, которые присоединяются к ценромерам. Каждая ценромера испытываетнапряжение, поскольку нити веретена тянут ее к противоположным полюсам. Полюса клетки формируются специальными органеллами – центросомами. Третья – анафаза – начинается с разрыва ценромеры, в результате чегосестринские хроматиды расходятся к разным полюсам клетки. С этого моментакаждая пара сестринских хроматид получает название дочерних хромосом. Четвертая – телофаза. Хромосомы достигают полюсов клетки, появляютсяядерная мембрана, ядрышко. Происходят декомпактизация хромосом ивосстановление структуры интерфазного ядра. Заканчивается митоз делениемцитоплазмы и в типичных случаях – восстановлением исходной биомассыдочерних клеток. Биологическая роль митоза состоит в обеспечении идентичной генетическойинформацией двух дочерних клеток. Это достижимо только благодаря циклукомпактизации – декомпактизации, который и позволяет распределитьнаследственные молекулы в минимальном объеме митотических хромосом. Впротивном случае, учитывая размеры клетки (десятки или сотни кубическихмикрометров) и длину декомпактизованной хромосомы (сантиметры), каждоеклеточное деление сопровождалось бы хаотичным переплетением хромосомногоматериала. В эволюции эукариотических клеток, видимо, это обстоятельство ипослужило причиной становления столь сложного генетического процесса, какмитоз. 2. Мейоз. Термином «мейоз» обозначают два следующих друг за другом деления, врезультате которых из диплоидных клеток образуются гаплоидные половыеклетки – гаметы (рис. 4) Если бы оплодотворение происходило диплоиднымигаметами, то плоидность потомков в каждом следующем поколении должна былабы возрастать в геометрической прогрессии. В то же время благодаря мейозузрелые гаметы всегда гаплоидны, что позволяет сохранять диплоидностьсоматических клеток вида. Возможность существования подобного мейозуделения при созревании гамет животных и растений была предсказана А.Вейсманом еще в 1887 г. Мейотические деления не эквивалентны митозу. Обоиммейотическим делениям предшествует только одна фаза синтеза ДНК.Продолжительность ее, как и профазы I деления мейоза, во много разпревосходит соответствующие показатели митотического цикла любыхсоматических клеток данного вида. Главные события мейоза развертываются впрофазе I деления. Она состоит из пяти стадий. Рис.4. Схематическое изображение основных процессов в мейозе (сперматогенезе). В клетке четыре хромосомы (черные – отцовские, светлые – материнские): 1-предмейотическая интерфаза, 2-лептотена, 3-зиготена, 4-пахитена, 5- диплотена, 6-диакинез, 7-метафаза I, профаза II, 9-метафаза II, 10- анафаза II, 11-телофаза II В первой стадии – лептотене, следующей непосредственно за окончаниемпредмейотического синтеза ДНК, выявляются тонкие длинные хромосомы. Ониотличаются от в профазе митоза двумя особенностями: во-первых, в них необнаруживается двойственность, т.е. не видно сестринских хроматид, во-вторых, лептотенные хромосомы имеют выраженное хромомерное строение.Хромомеры – узелки. Участки плотной компактизации ДНК, размеры ирасположение которых строго видоспецифично. Хромомеры встречаются как вмейотических, так и в митотических хромосомах, однако в последних безспецифической обработки они не видны. Во второй стадии профазы I деления – зиготене – происходит тесноесближение по всей длине (конъюгация) гомологичных хромосом. Гомологичныминазываются хромосомы, имеющие одинаковую форму и размер, но одна из нихполучена от матери, другая – от отца. Гаплоидный набор равен числу паргомологов. Конъюгация гомологичных хромосом происходит по принципу действиязастежки-молнии. По окончании конъюгации число хромосом как бы уменьшаетсявдвое. Каждый элемент, состоящий из двух гомологов, называют бивалентом илитетрадой. Последний термин подчеркивает, что бивалент содержит четырехроматиды, образующиеся в ходе предмейотического синтеза ДНК.
  1   2   3

Похожие:

Реферат скачан с сайта allreferat wow ua iconРеферат скачан с сайта allreferat wow ua

Реферат скачан с сайта allreferat wow ua iconРеферат скачан с сайта allreferat wow ua

Реферат скачан с сайта allreferat wow ua iconРеферат скачан с сайта allreferat wow ua

Реферат скачан с сайта allreferat wow ua iconРеферат скачан с сайта allreferat wow ua

Реферат скачан с сайта allreferat wow ua iconРеферат скачан с сайта allreferat wow ua

Реферат скачан с сайта allreferat wow ua iconРеферат скачан с сайта allreferat wow ua

Реферат скачан с сайта allreferat wow ua iconРеферат скачан с сайта allreferat wow ua

Реферат скачан с сайта allreferat wow ua iconРеферат скачан с сайта allreferat wow ua

Реферат скачан с сайта allreferat wow ua iconРеферат скачан с сайта allreferat wow ua

Реферат скачан с сайта allreferat wow ua iconРеферат скачан с сайта allreferat wow ua

Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница