کدگذاری و پیاده سازی اطلاعات ژنتیکی کدگذاری و پیاده سازی اطلاعات بیولوژیکی در یک سلول، کد ژنتیکی و خواص آن
1. کدگذاری و پیاده سازی اطلاعات بیولوژیکی در سلول. سیستم کد DNA و پروتئین
2. مهندسی ژنتیک. بیوتکنولوژی. اهداف، روش ها دستاوردها، چشم اندازها.
3. تعریف علم بوم شناسی. محیط زیست به عنوان یک مفهوم اکولوژیکی، عوامل محیطی. اکوسیستم، بیوژئوسنوز، آنتروپوسنوز. مشخصات محیط زندگی مردم
1. در درجه اول، تنوع زندگی توسط تنوع مولکول های پروتئینی که عملکردهای بیولوژیکی مختلفی را در سلول ها انجام می دهند تعیین می شود. ساختار پروتئین ها با مجموعه و ترتیب اسیدهای آمینه در زنجیره پپتیدی آنها تعیین می شود. این توالی اسیدهای آمینه در زنجیره های پپتیدی است که با استفاده از یک کد بیولوژیکی (ژنتیکی) در مولکول های DNA رمزگذاری می شود. برای رمزگذاری 20 اسید آمینه مختلف، تعداد کافی ترکیب نوکلئوتیدی را می توان تنها با یک کد سه گانه ارائه کرد که در آن هر اسید آمینه توسط سه نوکلئوتید مجاور رمزگذاری شده است.
کد ژنتیکیسیستمی برای ثبت اطلاعات در مورد توالی اسیدهای آمینه در پروتئین ها با استفاده از آرایش ترتیبی نوکلئوتیدها در mRNA است.
سنت ژنرال کد:
1) کد سه گانه است. این بدان معنی است که هر یک از 20 اسید آمینه توسط یک دنباله از 3 نوکلئوتید رمزگذاری شده است که به آن سه گانه یا کدون می گویند.
2) کد منحط است. این بدان معنی است که هر اسید آمینه توسط بیش از یک کدون رمزگذاری می شود (استثناء متیوتین و تریپتوفان)
3) کد بدون ابهام است - هر کدون فقط 1 اسید آمینه را رمزگذاری می کند
4) بین ژن ها "علائم نقطه گذاری" (UAA، UAG، UGA) وجود دارد که هر کدام به معنای توقف سنتز هستند و در انتهای هر ژن قرار دارند.
5) در داخل ژن علامت گذاری وجود ندارد.
6) کد جهانی است. کد ژنتیکی برای همه موجودات زنده روی زمین یکسان است.
رونویسی فرآیند خواندن اطلاعات RNA است که توسط mRNA پلیمراز انجام می شود. DNA حامل تمام اطلاعات ژنتیکی در یک سلول است و مستقیماً در سنتز پروتئین شرکت نمی کند. یک واسطه اطلاعات حامل از هسته به ریبوزوم ها - محل تجمع پروتئین - فرستاده می شود و می تواند از منافذ غشای هسته ای عبور کند. mRNA است. بر اساس اصل مکمل بودن، از DNA با مشارکت آنزیمی به نام RNA پلیمراز خوانده می شود. فرآیند رونویسی را می توان به 4 مرحله تقسیم کرد:
1) اتصال RNA پلیمراز به پروموتر،
2) شروع - آغاز سنتز. این شامل تشکیل اولین پیوند فسفودی استر بین ATP و GTP و دو نوکلئوتید از مولکول mRNA در حال سنتز است.
3) ازدیاد طول - رشد زنجیره RNA، به عنوان مثال. افزودن متوالی نوکلئوتیدها به یکدیگر به ترتیبی که نوکلئوتیدهای مکمل در رشته DNA رونویسی شده ظاهر می شوند.
4) خاتمه - تکمیل سنتز mRNA. پروموتر بستری برای RNA پلیمراز است. اپرون بخشی از یک ژن DNA واحد است.
DNA(دئوکسی ریبونوکلئیک اسید) یک پلیمر بیولوژیکی است که از دو زنجیره پلی نوکلئوتیدی متصل به یکدیگر تشکیل شده است. مونومرهایی که هر یک از زنجیره های DNA را تشکیل می دهند، ترکیبات آلی پیچیده ای هستند که شامل یکی از چهار باز نیتروژن هستند: آدنین (A) یا تیمین (T)، سیتوزین (C) یا گوانین (G)، قند پنج اتمی پنتوز - دئوکسی ریبوز. ، که از نام خود DNA و همچنین باقیمانده اسید فسفریک نامگذاری شده است. این ترکیبات نوکلئوتید نامیده می شوند.
2. مهندسی ژنتیک،یا فناوری DNA نوترکیب، تغییری با استفاده از تکنیک‌های بیوشیمیایی و ژنتیکی مواد کروموزومی - ماده اصلی ارثی سلول‌ها. ماده کروموزومی از اسید دئوکسی ریبونوکلئیک (DNA) تشکیل شده است. زیست شناسان بخش های خاصی از DNA را جدا می کنند، آنها را در ترکیبات جدیدی ترکیب می کنند و آنها را از یک سلول به سلول دیگر منتقل می کنند. در نتیجه، می توان تغییراتی را در ژنوم انجام داد که به سختی به طور طبیعی رخ می داد. تعدادی از داروها از جمله انسولین انسانی و داروی ضد ویروسی اینترفرون قبلاً با استفاده از مهندسی ژنتیک به دست آمده اند. و اگرچه این فناوری هنوز در حال توسعه است، اما پیشرفت های عظیمی را هم در پزشکی و هم در کشاورزی نوید می دهد. به عنوان مثال، در پزشکی، این یک روش بسیار امیدوارکننده برای ایجاد و تولید واکسن است. در کشاورزی، از DNA نوترکیب می توان برای تولید انواع گیاهان زراعی که به خشکی، سرما، بیماری ها، آفات حشرات و علف کش ها مقاوم هستند، استفاده کرد.
روش های مهندسی ژنتیک:
روش تعیین توالی - تعیین توالی نوکلئوتیدی DNA.
روش رونویسی معکوس DNA;
تولید مثل تک تک قطعات DNA
بیوتکنولوژی مدرن- این یک جهت علمی و فنی جدید است که در دهه 60-70 قرن ما بوجود آمد. به ویژه در اواسط دهه 70 پس از اولین موفقیت های آزمایش های مهندسی ژنتیک شروع به رشد کرد. بیوتکنولوژی در اصل چیزی نیست جز استفاده از کشت های سلولی باکتری ها، مخمرها، حیوانات یا گیاهان که متابولیسم و قابلیت های بیوسنتزی آنها تولید مواد خاص را تضمین می کند. بیوتکنولوژی، بر اساس کاربرد دانش و روش‌های بیوشیمی، ژنتیک و مهندسی شیمی، این امکان را فراهم کرده است که با کمک منابع تجدیدپذیر و قابل دسترسی آسان، موادی را که برای زندگی و رفاه مهم هستند، به دست آورد.
3. اکولوژی- علم ارتباط بین موجودات زنده و محیط آنها. طبیعتی که یک موجود زنده در آن زندگی می کند زیستگاه آن . عوامل محیطی که بر بدن تأثیر می گذارند، عوامل محیطی نامیده می شوند:
عوامل غیر زنده- عوامل طبیعت بی جان (دما، نور، رطوبت)؛
عوامل زیستی- روابط بین افراد در یک جمعیت و بین جمعیت ها در یک جامعه طبیعی.
عامل انسانی- فعالیت انسان منجر به تغییر در زیستگاه موجودات زنده می شود.
پریودیسم نوری - سازگاری مهم کلی از موجودات. بنابراین طولانی شدن روزهای بهار باعث فعالیت فعال غدد جنسی می شود.
در سال 1935، گیاه شناس انگلیسی A. Tesley مفهوم " زیست بوم«- سیستم‌های باز، اما یکپارچه و پایدار اجزای زنده و غیر زنده از نظر تاریخی ایجاد شده، دارای جریان یک طرفه انرژی، گردش داخلی و خارجی مواد و توانایی تنظیم همه این فرآیندها.
در سال 1942، آکادمیک شوروی V.N. Sukachev مفهوم ". بیوژئوسنوز"- یک سیستم طبیعی باز متشکل از اجزای زنده و غیر زنده، که منطقه ای با جامعه گیاهی نسبتا همگن را اشغال می کند و با جریان خاصی از انرژی، گردش مواد، حرکت و توسعه مشخص می شود.
جنگل، مزرعه، علفزار یک اکوسیستم است. اما هنگامی که ویژگی های جنگل و نوع آن توسط یک جامعه گیاهی خاص (جنگل صنوبر - زغال اخته، جنگل کاج - لینگونبری) مشخص می شود - این یک بیوژئوسنوز است.
محیط زیست انسانی در هم تنیده ای از عوامل محیطی طبیعی و انسانی در تعامل است که مجموعه آن در مناطق مختلف طبیعی-جغرافیایی و اقتصادی کره زمین متفاوت است.
07.04.2015 13.10.2015
در عصر نانوتکنولوژی و نوآوری در تمامی عرصه های زندگی بشر، برای اعتماد به نفس و ارتباط با مردم نیاز به دانستن چیزهای زیادی دارید. فن آوری های قرن بیست و یکم بسیار پیشرفت کرده اند، به عنوان مثال، در زمینه پزشکی و ژنتیک. در این مقاله سعی خواهیم کرد مهمترین گام بشریت در تحقیقات DNA را به تفصیل شرح دهیم.
شرح کد DNA
این کد چیست؟ این کد به دلیل ویژگی های ژنتیکی منحط شده است و متخصصان ژنتیک در حال مطالعه آن هستند. همه موجودات زنده روی سیاره ما دارای این کد هستند. از نظر علمی به عنوان روشی برای تعیین توالی پروتئین اسیدهای آمینه با استفاده از زنجیره ای از نوکلئوتیدها تعریف شده است.
الفبای به اصطلاح از چهار پایه تشکیل شده است که A، G، T، C تعیین می شوند:
الف - آدنین،
G – گوانین،
تی - تیمین،
ج – سیتوزین
زنجیره کد یک مارپیچ از اصول اولیه توصیف شده در بالا است که به صورت متوالی تشکیل شده است.
کد DNA توسط پروتئین هایی که در ترکیب شرکت دارند و از زنجیره تشکیل شده اند، تخریب می شود. که در آن بیست نوع اسید آمینه دخیل است. آمینو اسیدهای کد آشکار کننده، متعارف نامیده می شوند، آنها به روش خاصی در هر موجود مرتب شده اند و واحدهای پروتئینی را تشکیل می دهند.
تاریخچه تشخیص
بشریت برای مدت طولانی در حال مطالعه پروتئین ها و اسیدها بوده است، اما اولین فرضیه ها و ایجاد نظریه وراثت تنها در اواسط قرن بیستم به وجود آمد. در این مرحله، دانشمندان اطلاعات کافی در مورد این موضوع را جمع آوری کرده اند.
در سال 1953، تحقیقات نشان داد که پروتئین یک موجود زنده دارای زنجیره منحصر به فردی از اسیدهای آمینه است. همچنین نتیجه گیری شد که این زنجیره هیچ محدودیتی در پلی پپتید ندارد.
سوابق دانشمندان مختلف جهان که متفاوت بودند با هم مقایسه شدند. بنابراین، مفهوم خاصی شکل گرفت: هر ژن مربوط به یک پلی پپتید خاص است. در همان زمان، نام DNA ظاهر شد که قطعاً ثابت شد پروتئین نیست.
محققان کریک و واتسون برای اولین بار در سال 1953 در مورد طرح رمز توضیحی ماتریس صحبت کردند. در جدیدترین کار دانشمندان بزرگ، این واقعیت ثابت شد که رمز حامل اطلاعات است.
پس از آن، تنها موضوع تعیین و تشکیل زنجیره‌های اسید آمینه پروتئین، بازها و ویژگی‌ها باقی ماند.
اولین دانشمندی که فرضیه کدگذاری ژنتیکی را ساخت، فیزیکدان Gamow بود که روش خاصی را برای آزمایش ماتریس نیز پیشنهاد کرد.
ژنتیک پیشنهاد کرده است که یک مطابقت بین دو میله متقاطع جانبی زنجیره آمینو اسید و مراحل الماسی شکل حاصل شود. پله های الماسی شکل زنجیره با استفاده از چهار نوکلئوتید کد ژنتیکی تشکیل می شوند. این کبریت کبریت الماس نام داشت.
گامو در تحقیقات بعدی خود نظریه کد سه گانه را پیشنهاد می کند. این فرض در مسئله ماهیت کد ژنتیکی بسیار مهم است. اگرچه نظریه فیزیکدان Gamow دارای کاستی هایی است که یکی از آنها کدگذاری ساختار پروتئین از طریق کد ژنتیکی است.
بر این اساس، جورج گامو اولین دانشمندی شد که مسئله ژن ها را رمزگذاری یک سیستم چهار رقمی در تبدیل آن به یک واقعیت بنیادی بیست رقمی در نظر گرفت.
اصول کارکرد، اصول جراحی، اصول عملکرد
یک پروتئین از چندین رشته اسید آمینه تشکیل شده است. منطق زنجیره های اتصال ساختار و ویژگی های پروتئین بدن را تعیین می کند، که بر این اساس به شناسایی اطلاعات در مورد پارامترهای بیولوژیکی موجود زنده کمک می کند.
اطلاعات از سلول های زنده توسط دو فرآیند ماتریسی به دست می آید:
رونویسی، یعنی فرآیند سنتز شده ادغام الگوهای RNA و DNA.
ترجمه، یعنی سنتز زنجیره ای از پلی پپتیدها بر روی یک ماتریس RNA.
در طول فرآیند ترجمه، کد ژنتیکی به زنجیره منطقی اسیدهای آمینه هدایت می شود. 
برای شناسایی و پیاده سازی اطلاعات ژن، حداقل سه نوکلئوتید زنجیره ای مورد نیاز است، در حالی که بیست اسید آمینه کاملاً متوالی را در نظر می گیریم. این مجموعه از سه نوکلئوتید سه گانه نامیده می شود.
کدهای ژنتیکی بین دو دسته تقسیم می شوند:
همپوشانی - کد جزئی، مثلثی و متوالی.
غیر همپوشانی - کد ترکیبی و "بدون کاما".
مطالعات ثابت کرده است که ترتیب اسیدهای آمینه آشفته است و بر این اساس فردی است، بر این اساس، دانشمندان به کدهای غیر همپوشانی ترجیح می دهند. متعاقباً، نظریه "بدون کاما" رد شد.
چرا باید کد DNA را بدانید؟
آگاهی از کد ژنتیکی موجود زنده امکان تعیین اطلاعات مولکول ها را به معنای ارثی و تکاملی می دهد. تحقیق در مورد شکل گیری دانش سیستمی در دنیای ژنتیک نشان می دهد که ثبت وراثت ضروری است.
جهانی بودن کد ژنتیکی منحصر به فردترین ویژگی یک موجود زنده در نظر گرفته می شود. بر اساس داده ها می توان به اکثر سوالات پزشکی و ژنتیکی پاسخ داد.
استفاده از دانش در پزشکی و ژنتیک
پیشرفت‌های زیست‌شناسی مولکولی در قرن بیستم به گام‌های بلندی در مطالعه بیماری‌ها و ویروس‌ها با علل مختلف منجر شد. اطلاعات مربوط به کد ژنتیکی به طور گسترده در پزشکی و ژنتیک استفاده می شود.
شناسایی ماهیت یک بیماری یا ویروس خاص با مطالعه رشد ژنتیکی همپوشانی دارد. دانش و شکل گیری نظریه ها و اعمال می تواند بیماری های صعب العلاج یا صعب العلاج دنیای مدرن و آینده را درمان کند.
چشم انداز توسعه
از آنجایی که از نظر علمی ثابت شده است که کد ژنتیکی حاوی اطلاعاتی نه تنها در مورد وراثت، بلکه در مورد امید به زندگی ارگانیسم است، توسعه ژنتیک سؤال جاودانگی و طول عمر را مطرح می کند. این چشم انداز توسط تعدادی از فرضیه های جاودانگی زمینی، سلول های سرطانی و سلول های بنیادی انسانی پشتیبانی می شود.
در سال 1985، محققی در یک مؤسسه فنی، P. Garyaev، به طور تصادفی با تجزیه و تحلیل طیفی، فضای خالی را کشف کرد که بعدها فانتوم نامیده شد. فانتوم ها مولکول های ژنتیکی مرده را شناسایی می کنند.
که بیشتر تئوری تغییرات موجود در یک موجود زنده را در طول زمان ترسیم کرد، که نشان می دهد یک فرد می تواند بیش از چهارصد سال زندگی کند.
پدیده این است که سلول های DNA قادر به تولید ارتعاشات صوتی صد هرتز هستند. یعنی DNA می تواند صحبت کند.
سنجاب هاهتروپلیمرهایی متشکل از 20 مونومر مختلف - اسیدهای آمینه آلفا طبیعی هستند. سنجاب هاپلیمرهای نامنظم هستند. در ساختار یک مولکول پروتئین، چندین سطح از سازماندهی ساختاری وجود دارد. ساختار اولیهدنباله ای از بقایای اسید آمینه است که با پیوندهای پپتیدی به هم متصل شده اند. ساختار ثانویه- به عنوان یک قاعده، این یک ساختار مارپیچ است که توسط بسیاری از پیوندهای هیدروژنی که بین گروه های -C=O و -NH که نزدیک به یکدیگر قرار دارند، ایجاد می شود. ساختار سومیک مولکول پروتئین یک پیکربندی فضایی است که معمولاً شبیه یک گلبول فشرده است. توسط پیوندهای یونی، هیدروژنی و دی سولفیدی (S-S) پشتیبانی می شود. ساختار کواترنریاز تعامل چندین زیر واحد - گلبول تشکیل می شود (به عنوان مثال، یک مولکول هموگلوبین از چهار زیر واحد تشکیل شده است). از دست دادن ساختار یک مولکول پروتئین، دناتوره شدن نامیده می شود. می تواند ناشی از دما، کم آبی، تابش و غیره باشد. اطلاعات مربوط به توالی اسیدهای آمینه در یک زنجیره پلی پپتیدی در بخشی از DNA یافت می شود که ژن نامیده می شود. DNA حاوی اطلاعاتی در مورد ساختار اولیه پروتئین است. کد DNA برای همه موجودات یکسان است. هر اسید آمینه دارای سه نوکلئوتید است که یک سه گانه یا کدون را تشکیل می دهند. این کدگذاری اضافی است: 64 ترکیب از سه قلوها امکان پذیر است، در حالی که تنها 20 اسید آمینه وجود دارد، به عنوان مثال، سه قلوهای کنترلی نیز وجود دارد که نشان دهنده آغاز و پایان یک ژن است.
بیوسنتز پروتئینزنجیره ای از واکنش ها است که از انرژی ATP استفاده می کند. آنزیم ها در تمام واکنش های سنتز پروتئین نقش دارند. بیوسنتز پروتئین یک سنتز ماتریکسی است.
کد ژنتیکیسیستمی برای ثبت اطلاعات در مورد توالی اسیدهای آمینه در پروتئین ها با استفاده از توالی نوکلئوتیدها در DNA است. ویژگی های کد ژنتیکی.
1. سه گانههر آمینو اسید توسط دنباله ای از 3 نوکلئوتید کدگذاری می شود.
2. انحطاط. همه اسیدهای آمینه، به استثنای متیونین و تریپتوفان، توسط بیش از یک سه قلو کدگذاری می شوند. در مجموع 61 سه قلو 20 اسید آمینه را رمزگذاری می کنند.
3. عدم ابهام. هر سه قلو فقط یک اسید آمینه را رمزگذاری می کند یا یک پایان دهنده ترجمه است.
4. فشردگی، یا عدم وجود علائم نگارشی درون ژنی. در یک ژن، هر نوکلئوتید بخشی از یک کدون مهم است.
23. اصل کدگذاری و اجرای اطلاعات ژنتیکی در یک سلول، خواص کد ژنتیکی و معنای بیولوژیکی آنها. مراحل اجرای اطلاعات، ویژگی های آنها. مفهوم رونویسی رو به جلو و معکوس.
کد ژنتیکی- سیستمی برای ثبت اطلاعات ارثی که پشت آن توالی نوکلئوتیدها در DNA (در برخی از ویروس های RNA) توالی اسیدهای آمینه را در مولکول های پروتئین تعیین می کند. از آنجایی که در طول فرآیند پیاده سازی اطلاعات ژنتیکی از DNA به mRNA بازنویسی می شود، کد ژنتیکی به عنوان mRNA خوانده می شود و با استفاده از چهار باز نیتروژنی RNA (A، B، G، C) نوشته می شود.
کدون- دنباله ای از سه نوکلئوتید مجاور (سه گانه) mRNA که یک اسید آمینه خاص یا آغاز و پایان ترجمه را کد می کند.
از آنجایی که چهار نوع نوکلئوتید وجود دارد، کد ژنتیکی شامل 64 کدون است که 61 کدون 20 اسید آمینه را کد می کند. سه کدون (UAG، UAA، UGA) - کدون-کدون-کدون های بی معنی، برای یک اسید آمینه واحد کد نمی کنند و هیچ RNA انتقالی برای آنها وجود ندارد. آنها به عنوان سیگنال های پایان ترجمه عمل می کنند (کدون-کدون-کدون توقف، کدون پایان دهنده). کدون AUG شروع ترجمه را تعیین می کند و به آن کدون شروع یا شروع می گویند.
کد ژنتیکی: خواص و مفهوم آن. در درجه اول، تنوع زندگی توسط تنوع مولکول های پروتئینی که عملکردهای بیولوژیکی مختلفی را در سلول ها انجام می دهند تعیین می شود. ساختار پروتئین ها با مجموعه و ترتیب اسیدهای آمینه در زنجیره پپتیدی آنها تعیین می شود. این توالی اسیدهای آمینه در پپتیدها است که با استفاده از یک کد ژنتیکی در مولکول های DNA رمزگذاری می شود. در انواع پروتئین هایی که در طبیعت وجود دارد، حدود 20 اسید آمینه مختلف کشف شده است.
ویژگی های کد ژنتیکی:
سه گانه - یک اسید آمینه توسط یک سه قلو که شامل سه نوکلئوتید است رمزگذاری می شود. چنین سه گانه ای کدون نامیده می شود.
· «انحطاط» یا افزونگی کد ژنتیکی، یعنی. همان اسید آمینه را می توان توسط چندین سه گانه رمزگذاری کرد، زیرا 20 اسید آمینه و 64 کدون شناخته شده است.
· غیر همپوشانی، یعنی. هیچ علامت تقسیمی بین سه قلوها در مولکول DNA وجود ندارد.
· تطبیق پذیری، یعنی. برای همه موجودات، از پروکاریوت ها گرفته تا انسان، 20 اسید آمینه توسط سه قلوهای مشابه رمزگذاری شده است، که یکی از شواهد وحدت منشأ تمام حیات روی زمین است.
مراحل اجرای اطلاعات ژنتیکی I.
رونویسی- سنتز انواع RNA در ماتریس DNA.
رونویسی یا بازنویسی روی کل مولکول DNA اتفاق نمی افتد، بلکه در بخشی که مسئول یک پروتئین (ژن) خاص است، رخ می دهد. شرایط لازم برای رونویسی:
الف) باز کردن بخشی از DNA با استفاده از پروتئین های آنزیمی باز کردن پیچ
ب) در دسترس بودن مصالح ساختمانی.
ج) آنزیم های رونویسی - RNA پلیمرازهای I، II، III
د) انرژی به شکل ATP.
رونویسی بر اساس اصل مکملیت اتفاق می افتد. در این حالت، با کمک پروتئین های آنزیمی خاص، بخشی از مارپیچ دوگانه DNA باز می شود و به عنوان ماتریس برای سنتز mRNA عمل می کند. سپس آنزیم RNA پلیمراز در امتداد زنجیره DNA حرکت می کند و نوکلئوتیدها را مطابق اصل مکمل بودن به یک زنجیره RNA در حال رشد به یکدیگر متصل می کند. سپس RNA تک رشته ای از DNA جدا می شود و هسته سلول را از طریق منافذ در غشای هسته II خارج می کند.
پخش(ترجمه)، یا بیوسنتز پروتئین. ماهیت ترجمه ترجمه یک کد چهار حرفی از بازهای نیتروژنی به یک "فرهنگ لغت" 20 حرفی از اسیدهای آمینه است. فرآیند ترجمه شامل انتقال اطلاعات ژنتیکی کدگذاری شده در mRNA به توالی اسید آمینه یک پروتئین است. بیوسنتز پروتئین در سیتوپلاسم روی ریبوزوم ها و از چند مرحله تشکیل شده است:
مرحله آماده سازی (فعال سازی اسیدهای آمینه) شامل اتصال آنزیمی هر اسید آمینه به tRNA آن و تشکیل یک مجموعه اسید آمینه - tRNA است. خود سنتز پروتئین که شامل سه مرحله است:
الف) شروع- mRNA به زیر واحد کوچک ریبوزوم متصل می شود
ب) ازدیاد طول- طولانی شدن زنجیره پلی پپتیدی این فرآیند در 3 مرحله انجام می شود و شامل اتصال یک کدون mRNA به آنتی کدون tRNA بر اساس اصل مکمل بودن در مرکز فعال ریبوزوم، تشکیل پیوند پپتیدی بین دو باقی مانده اسید آمینه و حرکت دی پپتید یک قدم به جلو است. و بر این اساس، ریبوزوم را در امتداد mRNA یک کدون به جلو حرکت می دهد
ج) خاتمه- پایان ترجمه به وجود کدون های پایان یا "سیگنال های توقف" (UAA، UGA، UAG) و آنزیم های پروتئین در mRNA بستگی دارد - عوامل پایان
رونویسی معکوسفرآیند تشکیل DNA دو رشته ای بر اساس اطلاعات موجود در RNA تک رشته ای است. این فرآیند رونویسی معکوس نامیده می شود، زیرا انتقال اطلاعات ژنتیکی در جهت "معکوس" نسبت به رونویسی رخ می دهد.
اطلاعات مربوطه.
اطلاعات ژنتیکی در DNA رمزگذاری شده است. کد ژنتیکی توسط M. Nirenberg و H.G. قرآن، که به خاطر آن در سال 1968 جایزه نوبل را دریافت کردند.
کد ژنتیکی- سیستمی برای آرایش نوکلئوتیدها در مولکول های اسید نوکلئیک که توالی اسیدهای آمینه را در مولکول پلی پپتیدی کنترل می کند.
اصول اساسی کد:
1) کد ژنتیکی سه گانه است. سه گانه mRNA کدون نامیده می شود. یک کدون یک اسید آمینه را کد می کند.
2) کد ژنتیکی منحط است. یک اسید آمینه توسط بیش از یک کدون (از 2 تا 6) رمزگذاری شده است. استثناها متیونین و تریپتوفان (AUG، GUG) هستند. در کدون های یک آمینو اسید، دو نوکلئوتید اول اغلب یکسان هستند، اما سومی متفاوت است.
3) کدون ها همپوشانی ندارند. توالی نوکلئوتیدی در یک جهت پشت سر هم، سه تا سه گانه خوانده می شود.
4) کد بدون ابهام است. کدون یک اسید آمینه خاص را کد می کند.
5) AUG کدون شروع است.
6) هیچ علامت نگارشی در داخل ژن وجود ندارد - کدون های توقف: UAG، UAA، UGA.
7) کد ژنتیکی جهانی است، برای همه موجودات و ویروس ها یکسان است.
کشف ساختار DNA، حامل مادی وراثت، به حل بسیاری از مسائل کمک کرد: تولید مثل ژن، ماهیت جهش ها، بیوسنتز پروتئین و غیره.
مکانیسم انتقال کد ژنتیکی به توسعه زیست شناسی مولکولی و همچنین مهندسی ژنتیک و ژن درمانی کمک کرد.
DNA در هسته قرار دارد و بخشی از کروماتین و همچنین میتوکندری ها، سانتروزوم ها، پلاستیدها و RNA در هسته، ماتریکس سیتوپلاسمی و ریبوزوم ها است.
حامل اطلاعات ارثی در سلول DNA است و RNA برای انتقال و پیاده سازی اطلاعات ژنتیکی در پرو و یوکاریوت ها عمل می کند. با کمک mRNA، فرآیند تبدیل توالی نوکلئوتیدهای DNA به پلی پپتید اتفاق می افتد.
در برخی از موجودات، علاوه بر DNA، RNA می تواند حامل اطلاعات ارثی باشد، به عنوان مثال، در ویروس های موزاییک تنباکو، فلج اطفال و ایدز.
مونومرهای اسیدهای نوکلئیک نوکلئوتید هستند. مشخص شده است که در کروموزوم های یوکاریوت ها، یک مولکول غول پیکر DNA دو رشته ای توسط 4 نوع نوکلئوتید تشکیل می شود: آدنیل، گوانیل، تیمیدیل، سیتوزیل. هر نوکلئوتید از یک باز نیتروژن دار (پورین G + A یا پیریمیدین C + T)، دئوکسی ریبوز و یک باقیمانده اسید فسفریک تشکیل شده است.
Chargaff با تجزیه و تحلیل DNA با منشاء مختلف، الگوهای نسبت کمی بازهای نیتروژنی را فرموله کرد - قوانین چارگاف
الف) مقدار آدنین برابر با مقدار تیمین است (A=T).
ب) مقدار گوانین برابر با مقدار سیتوزین است (G=C).
ج) تعداد پورین ها با تعداد پیریمیدین ها برابر است (G+A = C+T).
د) تعداد بازهای با گروه های 6 آمینو برابر است با تعداد بازهای دارای گروه های 6 کتو (A+C = G+T).
در عین حال، نسبت پایه های A+TG+C یک ضریب کاملاً خاص برای گونه است (برای انسان - 0.66؛ موش - 0.81؛ باکتری - 0.41).
در سال 1953، یک زیست شناس جی واتسونو فیزیکدان اف.کریکیک مدل مولکولی فضایی از DNA پیشنهاد شد.
فرضیه های اصلی مدل به شرح زیر است:
1. هر مولکول DNA متشکل از دو زنجیره پلی نوکلئوتیدی ضد موازی طولانی است که یک مارپیچ دوگانه را تشکیل می دهد که حول یک محور مرکزی پیچ خورده است (راست دست - فرم B، چپ دست - شکل Z، که توسط A. Rich در اواخر دهه 70 کشف شد).
2. هر نوکلئوزید (پنتوز + پایه نیتروژن دار) در صفحه ای عمود بر محور مارپیچ قرار دارد.
3. دو زنجیره پلی نوکلئوتیدی توسط پیوندهای هیدروژنی که بین بازهای نیتروژنی تشکیل شده اند، به هم متصل می شوند.
4. جفت شدن بازهای نیتروژنی کاملاً اختصاصی است.
5. توالی پایه های یک زنجیره می تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد، اما پایه های نیتروژنی زنجیره دیگر باید کاملا مکمل آنها باشد.
زنجیره های پلی نوکلئوتیدی توسط پیوندهای کووالانسی بین نوکلئوتیدهای مجاور از طریق باقیمانده اسید فسفریک تشکیل می شوند که کربن را در موقعیت پنجم قند به کربن سوم نوکلئوتید مجاور متصل می کند. زنجیره ها دارای جهت هستند: ابتدای زنجیره 3 اینچ OH است - در موقعیت سوم کربن دئوکسی ریبوز یک گروه هیدروکسیل OH اضافه می شود، انتهای زنجیره 5 اینچ F است، یک بقایای اسید فسفریک به پنجم متصل می شود. کربن دئوکسی ریبوز
عملکرد اتوسنتتیک DNA همانند سازی - تولید مجدد است. همانندسازی مبتنی بر اصول نیمه محافظه کاری، ضد موازی گرایی، مکمل و ناپیوستگی است. اطلاعات ارثی DNA در نتیجه همانندسازی با توجه به نوع سنتز الگو محقق می شود. این در مراحل رخ می دهد: اتصال، شروع، طویل شدن، خاتمه. این فرآیند به دوره S از اینترفاز محدود می شود. آنزیم DNA پلیمراز از DNA تک رشته ای به عنوان الگو استفاده می کند و در حضور 4 نوکلئوتید، یک آغازگر (RNA) رشته DNA دوم را می سازد.
سنتز DNA بر اساس اصل مکمل بودن انجام می شود. پیوندهای فسفودی استر بین نوکلئوتیدهای زنجیره DNA به دلیل اتصالات گروه 3 اینچی OH آخرین نوکلئوتید با فسفات 5 نوکلئوتید بعدی که باید به زنجیره بپیوندند تشکیل می شود.
سه نوع اصلی همانندسازی DNA وجود دارد: محافظه کارانه، نیمه محافظه کارانه، پراکنده.
محافظه کار- حفظ یکپارچگی مولکول دو زنجیره اصلی و سنتز مولکول دو زنجیره ای دختر. نیمی از مولکول های دختر به طور کامل از مواد جدید ساخته شده اند و نیمی کاملاً از مواد اولیه قدیمی ساخته شده اند.
نیمه محافظه کار - سنتز DNA با اتصال آنزیم هلیکاز به مبدا همانند سازی آغاز می شود که بخش هایی از DNA را باز می کند. پروتئین باندینگ DNA (DBP) به هر یک از زنجیره ها متصل می شود و از اتصال آنها جلوگیری می کند. واحد تکثیر Replicon است - این منطقه بین دو نقطه است که در آن سنتز زنجیره های دختر شروع می شود. برهمکنش آنزیم ها با منشا همانندسازی را شروع می گویند. این نقطه در طول زنجیره حرکت می کند (3 "OH> 5" F) و یک چنگال همانندسازی تشکیل می شود.
سنتز یک زنجیره جدید به طور متناوب با تشکیل قطعات 700-800-2000 باقی مانده نوکلئوتیدی رخ می دهد. یک نقطه شروع و پایان برای تکرار وجود دارد. رپلیکون در طول مولکول DNA حرکت می کند و بخش های جدید آن باز می شوند. هر یک از زنجیرهای مادر، قالبی برای زنجیره دختر است که بر اساس اصل مکمل بودن سنتز می شود. در نتیجه اتصالات پی در پی نوکلئوتیدها، زنجیره DNA با کمک آنزیم DNA لیگاز طولانی می شود (مرحله طویل شدن). هنگامی که طول مولکول مورد نیاز است، سنتز متوقف می شود - خاتمه می یابد. در یوکاریوت ها، هزاران چنگال تکثیر همزمان عمل می کنند. در پروکاریوت ها، شروع در یک نقطه از حلقه DNA رخ می دهد، با دو چنگال همانندسازی که در 2 جهت حرکت می کنند. در نقطه ای که آنها به هم می رسند، مولکول های DNA دو رشته ای از هم جدا می شوند.
پراکنده - با تجزیه DNA به قطعات نوکلئوتیدی، DNA دو رشته ای جدید از قطعات جدید و والد به طور خود به خود مونتاژ شده است.
DNA یوکاریوتی از نظر ساختار مشابه DNA پروکاریوتی است. تفاوت ها به موارد زیر مربوط می شود: مقدار DNA در ژن ها، طول مولکول DNA، ترتیب تناوب توالی های نوکلئوتیدی، شکل چین (در یوکاریوت ها خطی است، در پروکاریوت ها دایره ای است).
یوکاریوت ها با افزونگی DNA مشخص می شوند: مقدار DNA درگیر در کدگذاری تنها 2٪ است. برخی از DNA اضافی با مجموعه های یکسانی از نوکلئوتیدها نشان داده می شود که بارها تکرار می شوند (تکرار). توالی های متعدد و نسبتاً تکراری وجود دارد. آنها هتروکروماتین سازنده (ساختاری) را تشکیل می دهند. بین توالی های منحصر به فرد تعبیه شده است. ژن های اضافی 10 4 کپی دارند.
کروموزوم متافاز (کروماتین مارپیچ) از دو کروماتید تشکیل شده است. شکل با حضور یک انقباض اولیه - سانترومر تعیین می شود. کروموزوم را به 2 بازو تقسیم می کند.
محل سانترومر شکل اصلی کروموزوم ها را تعیین می کند:
متاسانتریک،
زیر متاسانتریک،
آکروسنتریک،
تلوسنتریک.
درجه مارپیچ شدن کروموزوم یکسان نیست. مناطق کروموزوم با مارپیچ ضعیف نامیده می شود euchromatic این ناحیه ای با فعالیت متابولیک بالا است که در آن DNA از توالی های منحصر به فرد تشکیل شده است. منطقه با مارپیچ قوی - هتروکروماتیک منطقه ای که قابلیت رونویسی دارد. تمیز دادن سازنده هتروکروماتین - بی اثر ژنتیکی، حاوی ژن نیست، به یوکروماتین تبدیل نمی شود، و همچنین اختیاری, که می تواند به یوکروماتین فعال تبدیل شود. بخش انتهایی بخش های انتهایی کروموزوم ها تلومر نامیده می شود.
کروموزوم ها به دو دسته اتوزوم (سلول های سوماتیک) و هتروکروموزوم (سلول های زاینده) تقسیم می شوند.
به پیشنهاد لویتسکی (1924)، مجموعه دیپلوئیدی از کروموزوم های سوماتیک یک سلول نامیده شد. کاریوتیپ با تعداد، شکل و اندازه کروموزوم ها مشخص می شود. برای توصیف کروموزوم های کاریوتیپ با توجه به پیشنهاد S.G. Navashina آنها در فرم مرتب شده اند اصطلاحات - کاریوتایپ سیستماتیک در سال 1960، طبقه بندی کروموزوم بین المللی دنور پیشنهاد شد که در آن کروموزوم ها بر اساس اندازه و مکان سانترومر طبقه بندی می شوند. در کاریوتیپ یک سلول سوماتیک انسان، 22 جفت اتوزوم و یک جفت کروموزوم جنسی وجود دارد. مجموعه ای از کروموزوم ها در سلول های سوماتیک نامیده می شود دیپلوئید, و در سلول های زایا - هاپلوئید (او برابر با نیمی از مجموعه اتوزوم ها). در ایدیوگرام کاریوتایپ انسان، کروموزوم ها بسته به اندازه و شکل به 7 گروه تقسیم می شوند.
1 - 1-3 متاسانتریک بزرگ.
2 - 4-5 ساب متاسانتریک بزرگ.
3- 6-12 و کروموزوم X متاسانتریک متوسط هستند.
4 - 13-15 متوسط آکروسانتریک.
5 - 16-18 نسبتاً کوچک متا زیر فرامرکزی.
6 - 19-20 کوچک متاسانتریک.
7 - 21-22 و کروموزوم Y کوچکترین آکروسنتریک هستند.
مطابق با طبقه بندی پاریس کروموزوم ها بر اساس اندازه و شکل و همچنین تمایز خطی به گروه هایی تقسیم می شوند.
کروموزوم ها دارای ویژگی های زیر هستند (قوانین کروموزوم):
1. افراد - تفاوت بین کروموزوم های غیر همولوگ.
2. جفت.
3. ثبات تعداد - مشخصه هر نوع.
4. تداوم - توانایی تولید مثل.
کد ژنتیکی سیستمی برای ثبت اطلاعات ژنتیکی در مورد ساختار یک مولکول پروتئین در مولکول های DNA است. یک پروتئین از اسیدهای آمینه تشکیل شده است که تنها 20 اسید آمینه وجود دارد. اسیدهای آمینه در یک مولکول پروتئین به ترتیب خطی قرار گرفته اند، مانند نوکلئوتیدهای یک مولکول DNA. توالی AK در یک پروتئین با توالی نوکلئوتیدها در یک مولکول DNA، کد ژنی آن تعیین می شود. ویژگی های کد 1) سه گانه - هر اسید آمینه توسط سه نوکلئوتید کدگذاری می شود. سه گانه نوکلئوتید را کدون می نامند. 2) غیر همپوشانی - سه قلوها یکی پس از دیگری دنبال می شوند. هر نوکلئوتید تنها بخشی از یک کدون است. سه قلوها روی یکدیگر همپوشانی ندارند. 2) تک جهتی - خواندن اطلاعات ژنتیکی در امتداد 3 نوکلئوتید در یک جهت بدون هیچ گونه درج بین نوکلئوتیدها انجام می شود. 4) بیان (زیادی) - 1 وجود سه قلوهای اضافی لازم برای کدگذاری اسیدهای آمینه. 2 وجود کدون‌های «مزخرف» کدون‌های پایانی UAA UAG UGA، کدون‌های آغازین AUG و GUG. 5) جهانی بودن - در همه موجودات زنده اسیدهای آمینه یکسان توسط سه قلوهای یکسان کدگذاری می شوند. 6) اختصاصی بودن هیچ موردی وجود ندارد که یک رمزگشایی مشابه با چندین AK مطابقت داشته باشد.
16. بیوسنتز پروتئین یک فرآیند پیچیده چند مرحله ای از سنتز یک زنجیره پلی پپتیدی از اسیدهای آمینه است که روی ریبوزوم ها با مشارکت مولکول های mRNA و tRNA اتفاق می افتد. فرآیند بیوسنتز پروتئین مستلزم صرف انرژی قابل توجهی است.
سنتز پروتئین شامل چندین مرحله است:
1. پیش رونویسی. این مرحله شروع سنتز است که طی آن مولکول DNA با کمک پروتئین های خاص فعال می شود.
2. سنتز رونویسی mRNA در هسته اتفاق می افتد که طی آن اطلاعات موجود در ژن DNA با یک توالی نوکلئوتیدی مکمل مولکول DNA روی mRNA رونویسی می شود.
3. حمل و نقل دوره بین رونویسی و ترجمه را پوشش می دهد. در این مرحله پردازش اتفاق می افتد، یعنی. بلوغ I-RNA ماهیت آن حذف اینترون ها (مناطق ناآگاه) است. اگزون ها (سه قلوهای حامل اطلاعات در مورد AK) حفظ می شوند و با کمک آنزیم های لیگاز به یک زنجیره واحد متصل می شوند. به این پدیده اسپلایسینگ می گویند. mRNA متصل شده با استفاده از پروتئین های حامل از هسته به سیتوپلاسم منتقل می شود.
4. ترجمه سنتز یک زنجیره پلی پپتیدی از AK بر اساس mRNA کد کننده است. در طول ترجمه، اطلاعات ژنتیکی به یک توالی اسید آمینه ترجمه می شود: DNA، mRNA، پروتئین. در اینجا مراحل زیر متمایز می شوند: شروع، ازدیاد طول، خاتمه.
شروع - تشخیص کدون شروع توسط ریبوزوم و شروع سنتز.
ازدیاد طول سنتز واقعی پروتئین است.
خاتمه - تشخیص کدون پایان (کدون توقف) و جداسازی محصول.
بنابراین، در فرآیند بیوسنتز پروتئین، مولکول های پروتئین جدید مطابق با اطلاعات دقیق موجود در DNA تشکیل می شوند. این فرآیند تجدید پروتئین ها، فرآیندهای متابولیک، رشد و توسعه سلولی، یعنی تمام فرآیندهای زندگی سلول را تضمین می کند.
17. ترجمه سنتز یک زنجیره پلی پپتیدی از AK بر اساس mRNA کد کننده است. در طول ترجمه، اطلاعات ژنتیکی به یک توالی اسید آمینه ترجمه می شود: DNA، mRNA، پروتئین. ترجمه بخش بسیار مهمی از متابولیسم کلی سلول است که شامل حداقل 20 آنزیم (آمینواسیل سنتز)، تا 60 t-RNA مختلف، 3-5 مولکول r-RNA و ماکرومولکول r-RNA است. در اینجا مراحل زیر متمایز می شوند: شروع، ازدیاد طول، خاتمه.
شروع - آغاز پخش. یک ریبوزوم کامل تشکیل می شود، mRNA متصل می شود و اولین اسید آمینه ایجاد می شود. در طول ترجمه، ریبوزوم ها در حالت "مجموعه" هستند. در کل ریبوزوم، مکانی برای اتصال tRNA "بارگذاری شده" با یک اسید آمینه (یعنی آمینواسیل-tRNA) - یک سایت پذیرنده (A-site) و یک مکان برای حفظ tRNA با یک زنجیره پلی پپتیدی در حال رشد - پپتیدیل (پپتیدیل) وجود دارد. P-site) (در زیست شناسی مولکولی عبارت "زنجیره سایت" اغلب با عبارت "سایت" جایگزین می شود). در طول شروع (با مشارکت سه فاکتور پروتئینی کمکی)، mRNA به زیر واحد کوچک ریبوزوم متصل می شود، سپس tRNA "بارگذاری شده" (حامل یک اسید آمینه) با آنتی کدون خود به کدون اول و پس از آن به کدون بزرگ متصل می شود. زیر واحد ریبوزوم به کمپلکس حاصل متصل است.
2. ازدیاد طول. آمینواسیل-tRNA دیگری به کدون دوم (در محل A ریبوزوم) اضافه می شود. یک پیوند پپتیدی بین گروه کربوکسیل (-COOH) اسید آمینه اول و گروه آمینه (-NH) اسید آمینه دوم تشکیل می شود. پس از این، اولین اسید آمینه از tRNA خود جدا می شود و بر روی اسید آمینه tRNA دوم متصل به آن آویزان می شود. اولین tRNA خالی از کمپلکس با ریبوزوم آزاد می شود و محل P خالی می شود. ریبوزوم در امتداد mRNA "گامی برمی دارد". در این حالت، tRNA با اسیدهای آمینه از محل A به سمت P حرکت می کند. "مرحله" ریبوزوم همیشه کاملاً مشخص است و برابر با سه نوکلئوتید (کدون) است. حرکت یک ریبوزوم در طول mRNA را جابجایی می نامند. مانند همانند سازی و رونویسی، جابجایی همیشه در جهت 5 تا 3 اینچ mRNA رخ می دهد.
3. فسخ. سنتز زنجیره پلی پپتیدی تا زمانی ادامه می یابد که ریبوزوم به یکی از سه کدون توقف برسد. در این مرحله، زنجیره پروتئین جدا شده و ریبوزوم به زیر واحدها تجزیه می شود. تقریباً همه پروتئین ها، پس از اتمام سنتز، تحت بلوغ یا پردازش قرار می گیرند - واکنش های تغییرات پس از ترجمه. پس از این، آنها (عمدتا از طریق "خط لوله" شبکه آندوپلاسمی) به مقصد خود منتقل می شوند.
پس از پخش. ساختار ثانویه و سوم پروتئین تشکیل می شود، یعنی ساختار نهایی پروتئین تشکیل می شود.
18. هر ارگانیسم با مجموعه ای از پروتئین ها مشخص می شود که عملکردهای لازم را انجام می دهد و تشکیل تمام ویژگی های ارگانیسم را تضمین می کند. سنتز پروتئین یا اجرای اطلاعات ژنتیکی در هر سلول زنده مطابق با برنامه ژنتیکی آن اتفاق می افتد که با استفاده از کد ژنتیکی در مولکول های اسید نوکلئیک ثبت می شود. سنتز پروتئین یک فرآیند پیچیده و چند مرحله ای برای تشکیل یک مولکول پروتئین (پلیمر) از اسیدهای آمینه (مونومر) است که بدون مشارکت اسیدهای نوکلئیک، تعداد زیادی آنزیم، انرژی (ATP)، ریبوزوم ها، آمینو غیرممکن است. اسیدها و یونهای Mg2+. ژن ساختاری ناپیوسته دارد. نواحی کد کننده اگزون ها و نواحی غیر کد کننده اینترون ها هستند. ژن موجود در موجودات یوکاریوتی دارای ساختار اگزون-اینترون است. اینترون طولانی تر از اگزون است. در طول پردازش، اینترون ها "بریده می شوند" - پیوند می شوند. پس از تشکیل mRNA بالغ، پس از تعامل با یک پروتئین خاص، به یک سیستم - یک انفورموزوم که اطلاعات را به سیتوپلاسم منتقل می کند، می رود. اکنون سیستم های اگزون-اینترون به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته اند (به عنوان مثال، انکوژن P-53). گاهی اوقات اینترون های یک ژن اگزون های ژنی دیگر هستند، پس اتصال غیرممکن است.
در حال پردازش. مکانیسم‌های مولکولی مرتبط با «بلوغ» انواع مختلف RNA پردازش نامیده می‌شوند. آنها قبل از آزاد شدن RNA از هسته به داخل سیتوپلاسم در هسته اتفاق می افتند.
در طی فرآیند "بلوغ" mRNA، آنزیم های ویژه اینترون ها را بریده و نواحی فعال باقی مانده (اگزون ها) را به هم می چسبانند. به این فرآیند اسپلایسینگ می گویند. بنابراین، توالی نوکلئوتیدی در mRNA بالغ به طور کامل مکمل نوکلئوتیدهای DNA نیست. در mRNA ممکن است چنین نوکلئوتیدهایی در نزدیکی وجود داشته باشند که نوکلئوتیدهای مکمل در DNA در فاصله قابل توجهی از یکدیگر قرار گیرند.
اتصال یک فرآیند بسیار دقیق است. اختلال در آن چارچوب خواندن ترجمه را تغییر می دهد که منجر به سنتز یک پپتید متفاوت می شود. دقت برش اینترون با تشخیص آنزیمی توالی‌های نوکلئوتیدی سیگنال خاص در مولکول pro-mRNA تضمین می‌شود.
19 . در هر لحظه، 20 درصد از ژن ها در سلول کار می کنند، نه همه. جاکوب و مونود اولین کسانی بودند که مکانیسم روشن و خاموش کردن ژن ها را با استفاده از باکتری اشریشیا کلی مطالعه کردند. در سال 1966، آنها فرضیه تنظیم خودکار سنتز پروتئین را بر اساس اصل بازخورد فرموله کردند. آنها در آزمایشی ثابت کردند که در یک سلول پروکاریوتی تنظیم خودکار عملکرد ژن و سنتز پروتئین وجود دارد. طرح ژاکوب-مونو. طبق فرضیه آنها، خواندن اطلاعات از ژن های ساختاری در بلوک ها اتفاق می افتد، یعنی واحد رونویسی بلوک اپرون است. از چندین ژن ساختاری تشکیل شده است که در اولین آبشار واکنش ها نقش دارند. در سر آنها یک بخش عملگر DNA قرار دارد که پروموتر را از ژن های ساختاری جدا می کند، که پلیمراز در حین رونویسی به آنها متصل می شود. هنوز ژن‌های تنظیم‌کننده‌ای در سلول وجود دارند که در خارج از اپرون قرار دارند و سنتز پروتئین سرکوب‌کننده را کنترل می‌کنند. این نقش روشن و خاموش کردن ژن ها را با اتصال به اپراتور اپرون دارد. پروتئین رپرسور آزاد توسط اپراتور مسدود می شود و از انتقال پلیمراز به ژن های ساختاری جلوگیری می کند. سرکوب از اپراتور توسط یک القا کننده حذف می شود، که متابولیتی است که وارد سلول می شود (نه هر یک، بلکه تجزیه آن به آنزیم های کدگذاری شده توسط این اپرون نیاز دارد). متابولیت پروتئین سرکوب کننده را جذب می کند و با آن یک کمپلکس غیر فعال تشکیل می دهد. در نتیجه انسداد روی اپراتور برداشته شده و مسیر پلیمراز باز می شود.
جورجیف 1972 - تنظیم رونویسی در یوکاریوت ها واحد
رونویسی - رونوشت، متشکل از غیر اطلاعاتی (پذیرنده)
و مناطق آموزنده (ساختاری).
منطقه غیر اطلاعاتی: پروموتر، آغازگر، ژن های اپراتور.
منطقه اطلاعاتی: یک ژن ساختاری با اگزون موزاییکی
ساختار درونی اگزون ها توالی های DNA حاوی اطلاعاتی در مورد ساختار پلی پپتید هستند و اینترون ها درج هایی از بخش های غیر اطلاعاتی DNA هستند. رونویسی با پایان دهنده به پایان می رسد.
تنظیم رونویسی در یوکاریوت ها اساساً مانند در است
پروکاریوت ها، اما ترکیبی است و پیچیده تر است.
20. مهندسی ژنتیک یا فناوری اصلاح ژنتیکی مجموعه ای از روش های بیوتکنولوژیکی است که امکان ایجاد سیستم های مصنوعی در سطح بیولوژیکی مولکولی را فراهم می کند.
مهندسی ژنتیک ساخت ساختارهای فعال عملکردی را به شکل اسیدهای نوکلئیک نوترکیب امکان پذیر می کند: recDNA یا recRNA - خارج از سیستم های بیولوژیکی (در شرایط آزمایشگاهی)، و سپس وارد کردن آنها به سلول ها.
امکان انتقال مستقیم (افقی) اطلاعات ژنتیکی از یک گونه بیولوژیکی به گونه دیگر در آزمایشات F. Griffith با پنوموکوک (1928) به اثبات رسید.
با این حال، مهندسی ژنتیک به عنوان فناوری recDNA در سال 1972 ظهور کرد، زمانی که اولین DNA نوترکیب (هیبرید) (recDNA) در آزمایشگاه P. Berg (دانشگاه استنفورد، ایالات متحده آمریکا) به دست آمد، که در آن قطعات DNA لامبدا فاژ و اشریشیا کلی ترکیب شدند. با DNA دایره ای ویروس سیمیان SV40.
از اوایل دهه 1980. از دستاوردهای مهندسی ژنتیک در عمل استفاده می شود.
از سال 1996، گیاهان اصلاح شده ژنتیکی در کشاورزی مورد استفاده قرار گرفتند.
اهداف مهندسی ژنتیک
جهت های اصلی اصلاح ژنتیکی موجودات:
– ایجاد مقاومت در برابر آفت کش ها (مثلاً به علف کش های خاص)؛
– ایجاد مقاومت در برابر آفات و بیماری ها (به عنوان مثال، اصلاح Bt)؛
– افزایش بهره وری (به عنوان مثال رشد سریع ماهی آزاد تراریخته).
– ایجاد خصوصیات ویژه (به عنوان مثال، تغییر ترکیب شیمیایی).
بیوتکنولوژی رشته‌ای است که امکان استفاده از موجودات زنده، سیستم‌ها یا فرآورده‌های فعالیت حیاتی آنها را برای حل مشکلات تکنولوژیکی و همچنین امکان ایجاد موجودات زنده با خواص لازم با استفاده از مهندسی ژنتیک را مطالعه می‌کند.
بیوتکنولوژی اغلب به عنوان کاربرد مهندسی ژنتیک در قرن‌های 20 و 21 نامیده می‌شود، اما این اصطلاح همچنین به مجموعه گسترده‌تری از فرآیندهای اصلاح موجودات بیولوژیکی برای رفع نیازهای انسان اشاره دارد که با اصلاح گیاهان و حیوانات اهلی از طریق انتخاب مصنوعی شروع می‌شود. و هیبریداسیون تولید سنتی بیوتکنولوژیک با کمک روش های نوین فرصتی برای بهبود کیفیت محصولات غذایی و افزایش بهره وری موجودات زنده دارد.
21. طول عمر یک سلول از زمان تشکیل تا تقسیم یا مرگ بعدی، چرخه حیات سلولی (CLC) نامیده می شود. در LCC سلول های یوکاریوتی یک ارگانیسم چند سلولی، چندین دوره (فاز) قابل تشخیص است که هر کدام با ویژگی های مورفولوژیکی و عملکردی مشخص می شوند:
- فاز تولید مثل و رشد
- مرحله تمایز
- مرحله فعالیت عادی
- مرحله پیری و مرگ سلولی
در چرخه زندگی یک سلول، می توان چرخه میتوزی را نیز تشخیص داد که شامل آماده سازی سلول برای تقسیم و خود تقسیم می شود.
چرخه سلولی مجموعه ای از فرآیندها شامل دوره آماده سازی سلول برای تقسیم و خود تقسیم است. شامل دو مرحله است - مرحله استراحت (اینترفاز) و مرحله تقسیم (میتوز).
اینترفاز مقدم بر میتوز است و جایی است که سنتز DNA رخ می دهد. آماده سازی سلول برای تقسیم شامل 3 دوره است: 1) پیش سنتزی 2) سنتزی 3) پس سنتزی
شاید خواندن آن مفید باشد:
- Scoleciphobia و نحوه مبارزه با آن;
- کارشناسان موافق تمدید عملیات ISS هستند;
- ساختار و فعالیت حیاتی مژک داران با استفاده از مثال مژک دار دمپایی;
- اسقف اعظم جاناتان (التسکی): در خاستگاه تولد کلیسای ارتدکس اوکراین;
- مقامات منطقه کورگان به پایتخت منطقه پرداخت نمی کنند. فرماندار اوسیپوف دستورالعمل های فدرال را برای شفافیت انتخابات انجام می دهد.;
- سالاد با کلم چینی و چوب خرچنگ سالاد با کلم چینی و ذرت با خرچنگ;
- لوکوما - توضیحات میوه و خواص آن با عکس استفاده کنید;
- دستور العمل برای سوپ ارزن با پیچ و تاب تاریخی از ماهی، گوشت، بدون چربی;