Sheria za urithi zimevutia usikivu wa mwanadamu tangu wakati ilipodhihirika kwa mara ya kwanza kwamba chembe za urithi ni kitu muhimu zaidi kuliko mamlaka fulani ya juu. Mwanadamu wa kisasa anajua kwamba viumbe vina uwezo wa kuzaliana sawa na wao wenyewe, wakati watoto hupokea sifa maalum na sifa za asili kwa wazazi wao. Uzazi hupatikana kutokana na uwezo wa kuhamisha taarifa za kijeni kati ya vizazi.
Nadharia: Huwezi kamwe kuwa na mengi mno
Sheria za urithi zilianza kuchunguzwa kikamilifu hivi majuzi tu. Hatua ya kuvutia katika suala hili ilifanywa katika karne iliyopita, wakati Sutton na Boveri walileta dhana mpya kwa umma. Hapo ndipo walipopendekeza kwamba kromosomu pengine hubeba data ya kijeni. Baadaye kidogo, teknolojia iliruhusu uchunguzi wa kemikali wa muundo wa kromosomu. Ilifunuauwepo wa misombo maalum ya nucleic ya protini. Protini ziligeuka kuwa asili katika anuwai kubwa ya miundo na maalum ya muundo wa kemikali. Kwa muda mrefu, wanasayansi waliamini kwamba ni protini ambazo zilikuwa kipengele kikuu ambacho kilihakikisha uhamisho wa data ya kijeni kati ya vizazi.
Miongo kadhaa ya utafiti kuhusu somo hili imetoa maarifa mapya kuhusu umuhimu wa DNA ya seli. Kama wanasayansi wamefunua, ni molekuli kama hizo tu ambazo hubeba habari muhimu. Molekuli ni kipengele cha kromosomu. Leo, karibu jamaa zetu wowote ambao wamepata elimu ya jumla, pamoja na wakazi wa nchi nyingine nyingi, wanajua vizuri jinsi molekuli za DNA ni muhimu kwa mtu, maendeleo ya kawaida ya mwili wa binadamu. Wengi hufikiria umuhimu wa molekuli hizi katika suala la urithi.
Genetics kama sayansi
Jenetiki za molekuli, ambayo hushughulikia uchunguzi wa DNA ya seli, ina jina mbadala - kemikali ya kibayolojia. Eneo hili la sayansi liliundwa kwenye makutano ya biokemia na genetics. Mwelekeo wa pamoja wa kisayansi ni eneo lenye tija la utafiti wa wanadamu, ambalo limetoa jamii ya kisayansi na idadi kubwa ya habari muhimu ambayo haipatikani kwa watu wanaohusika tu katika biokemia au genetics. Majaribio yaliyofanywa na wataalamu katika uwanja huu yanahusisha kufanya kazi na aina nyingi za maisha na viumbe vya aina mbalimbali na kategoria. Matokeo muhimu zaidi yaliyopatikana na jumuiya ya kisayansi ni matokeo ya utafiti wa jeni za binadamu, pamoja na mbalimbalimicroorganisms. Miongoni mwa hizo za mwisho, kati ya zile muhimu zaidi ni Eisheria coli, lambda phages ya vijiumbe hivi, kuvu ya neurospore crassa na Saccharomyces cerevisia.
Misingi ya urithi
Kwa muda mrefu, wanasayansi hawana shaka kuhusu umuhimu wa kromosomu katika uhamisho wa taarifa za urithi kati ya vizazi. Kama vipimo maalum vimeonyesha, chromosomes huundwa na asidi, protini. Ikiwa utafanya majaribio ya kuchafua, protini itatolewa kutoka kwa molekuli, lakini NA itabaki mahali. Wanasayansi wana kiasi kikubwa cha ushahidi unaotuwezesha kuzungumza juu ya mkusanyiko wa habari za maumbile katika NK. Ni kupitia kwao kwamba data hupitishwa kati ya vizazi. Viumbe vilivyoundwa na seli, virusi ambavyo vina DNA, hupokea habari kutoka kwa kizazi kilichopita kupitia DNA. Virusi vingine vina RNA. Ni asidi hii ambayo inawajibika kwa usambazaji wa habari. RNA, DNA ni NK, ambazo zina sifa ya mfanano fulani wa kimuundo, lakini pia kuna tofauti.
Wakichunguza dhima ya DNA katika urithi, wanasayansi wamegundua kwamba molekuli za asidi hiyo zina aina nne za misombo ya nitrojeni na deoxyribose. Kwa sababu ya vitu hivi, habari ya urithi hupitishwa. Masi ina vitu vya purine adenine, guanini, mchanganyiko wa pyrimidine thymine, cytosine. Uti wa mgongo wa molekuli ya kemikali ni mabaki ya sukari yanayopishana na mabaki ya asidi ya fosforasi. Kila mabaki yana kiunga cha fomula ya kaboni kupitia sukari. Besi za naitrojeni zimeunganishwa kwenye kando kwenye mabaki ya sukari.
Majina na tarehe
Wanasayansi,kuchunguza misingi ya biochemical na Masi ya urithi, waliweza kutambua vipengele vya miundo ya DNA tu katika 53. Uandishi wa habari za kisayansi umepewa Crick, Watson. Walithibitisha kwamba DNA yoyote inazingatia sifa maalum za kibiolojia za urithi. Wakati wa kujenga mfano, unahitaji kukumbuka juu ya mara mbili ya sehemu na uwezo wa kukusanya, kusambaza habari za urithi. Uwezekano, molekuli inaweza kubadilika. Vipengele vya kemikali, mchanganyiko wao, pamoja na mbinu za tafiti za mgawanyiko wa X-ray, ilifanya iwezekanavyo kuamua muundo wa molekuli ya DNA kama hesi mbili. Inaundwa na nusu ya spirals ya aina ya antiparallel. Migongo ya sukari-fosfeti imeimarishwa kwa vifungo vya hidrojeni.
Katika uchunguzi wa msingi wa molekuli ya urithi na kutofautiana, kazi za Chargaff ni za umuhimu fulani. Mwanasayansi alijitolea katika utafiti wa nucleotides zilizopo katika muundo wa asidi ya nucleic. Kama ilivyowezekana kufunua, kila kipengele kama hicho huundwa na besi za nitrojeni, mabaki ya fosforasi, sukari. Mawasiliano ya maudhui ya molar ya thymine, adenine ilifunuliwa, kufanana kwa parameter hii kwa cytosine na guanine ilianzishwa. Ilichukuliwa kuwa kila mabaki ya thymine yana adenini iliyounganishwa, na kwa guanini kuna cytosine.
Sawa lakini tofauti sana
Walipokuwa wakisoma asidi nucleiki kama msingi wa urithi, wanasayansi walibaini kuwa DNA ni ya aina ya polynucleotidi inayoundwa na nyukleotidi nyingi. Mlolongo usiotabirika zaidi wa vitu kwenye mlolongo unawezekana. Kinadharia, utofauti wa mfululizo haunavikwazo. DNA ina sifa maalum zinazohusiana na mpangilio uliooanishwa wa vijenzi vyake, lakini uoanishaji msingi hutokea kulingana na sheria za kibiolojia na kemikali. Hii inakuwezesha kufafanua awali mlolongo wa minyororo tofauti. Ubora huu unaitwa kukamilishana. Inafafanua uwezo wa molekuli kuzaliana kikamilifu muundo wake yenyewe.
Waliposoma urithi na utofauti kupitia DNA, wanasayansi waligundua kwamba nyuzi zinazounda DNA ndizo violezo vya uundaji wa vizuizi kisanifu. Ili majibu kutokea, molekuli hujifungua. Mchakato huo unaambatana na uharibifu wa vifungo vya hidrojeni. Misingi huingiliana na vipengele vya ziada, ambayo inaongoza kwa kizazi cha vifungo maalum. Baada ya nucleotides ni fasta, kuunganisha msalaba wa molekuli hutokea, na kusababisha kuonekana kwa malezi mpya ya polynucleotide, mlolongo wa sehemu ambayo imedhamiriwa na nyenzo za kuanzia. Hivi ndivyo molekuli mbili zinazofanana zinavyoonekana, zilizojaa taarifa zinazofanana.
Replica: mdhamini wa kudumu na mabadiliko
Iliyofafanuliwa hapo juu inatoa wazo la utekelezaji wa urithi na utofauti kupitia DNA. Utaratibu wa urudufishaji unaeleza kwa nini DNA iko katika kila seli hai, ilhali kromosomu ni oganoid ya kipekee ambayo huzaa kiidadi na ubora kwa usahihi wa kipekee. Njia hii ya usambazaji halisi haikuwezekana hadi ukweli wa muundo wa ziada wa helical wa molekuli ulianzishwa. Crick, Watson, akiwa amefikiria hapo awali muundo wa Masi, aligeuka kuwa sawa kabisa, ingawa baada ya muda wanasayansi walianza kutilia shaka usahihi wa maono yao ya mchakato wa kurudia tena. Mara ya kwanza, iliaminika kuwa spirals kutoka kwa mlolongo mmoja huonekana wakati huo huo. Enzymes zinazochochea usanisi wa molekuli katika maabara zinajulikana kufanya kazi katika mwelekeo mmoja tu, yaani, kwanza mlolongo mmoja unaonekana, kisha wa pili.
Mbinu za kisasa za kusoma urithi wa binadamu zimewezesha kuiga kizazi kisichoendelea cha DNA. Mfano ulionekana katika 68. Msingi wa pendekezo lake ulikuwa kazi ya majaribio kwa kutumia Eisheria coli. Uandishi wa kazi ya kisayansi umepewa Orzaki. Wataalamu wa kisasa wana data sahihi juu ya nuances ya awali kuhusiana na eukaryotes, prokaryotes. Kutoka kwa uma wa molekuli ya kijeni, ukuzaji hutokea kwa kutoa vipande vilivyoshikanishwa na DNA ligase.
Michakato ya usanisi inachukuliwa kuwa endelevu. Mmenyuko wa kuiga unajumuisha protini nyingi. Kujifungua kwa molekuli hutokea kwa sababu ya kimeng'enya, uhifadhi wa hali hii unahakikishwa na protini ya kudhoofisha, na usanisi huendelea kupitia polimasi.
Data mpya, nadharia mpya
Kwa kutumia mbinu za kisasa za kuchunguza urithi wa binadamu, wataalamu wamebainisha mahali ambapo makosa ya urudufishaji hutoka. Ufafanuzi huo uliwezekana wakati habari sahihi kuhusu taratibu za kunakili molekuli na vipengele maalum vya muundo wa molekuli zilipopatikana. Mpango wa kurudia unafikirimseto wa molekuli kuu, na kila nusu ikifanya kama tumbo kwa mlolongo mpya. Mchanganyiko hugunduliwa kwa sababu ya vifungo vya hidrojeni vya besi, na vile vile vitu vya mononucleotide vya hisa ya michakato ya metabolic. Ili kuzalisha vifungo vya thiamine, adenine au cytosine, guanine, mpito wa vitu kwa fomu ya tautomeric inahitajika. Katika mazingira ya majini, kila moja ya misombo hii iko katika aina kadhaa; zote ni tautomeric.
Kuna chaguo zaidi na chache za kawaida. Kipengele tofauti ni nafasi ya atomi ya hidrojeni katika muundo wa molekuli. Ikiwa majibu yanaendelea na lahaja adimu ya fomu ya tautomeri, husababisha uundaji wa vifungo vyenye msingi usio sahihi. Kamba ya DNA inapokea nucleotide isiyo sahihi, mlolongo wa vipengele hubadilika kwa utulivu, mabadiliko hutokea. Utaratibu wa mabadiliko ulielezewa kwanza na Crick, Watson. Hitimisho lao huunda msingi wa wazo la kisasa la mchakato wa mabadiliko.
vipengele vya RNA
Wanaposoma msingi wa molekuli ya urithi, wanasayansi hawakuweza kupuuza muhimu zaidi kuliko asidi ya nukleiki ya DNA - RNA. Ni ya kundi la polynucleotides na ina muundo sawa na wale walioelezwa hapo awali. Tofauti kuu ni matumizi ya ribose kama mabaki ambayo hufanya kama msingi wa uti wa mgongo wa kaboni. Katika DNA, tunakumbuka, jukumu hili linachezwa na deoxyribose. Tofauti ya pili ni kwamba thymine inabadilishwa na uracil. Dutu hii pia ni ya darasa la pyrimidines.
Kusoma jukumu la kinasaba la DNA na RNA, wanasayansi waliamua kwanzatofauti ndogo katika miundo ya kemikali ya vipengele, lakini uchunguzi zaidi wa mada ulionyesha kuwa wanachukua jukumu kubwa. Tofauti hizi husahihisha umuhimu wa kibiolojia wa kila molekuli, kwa hivyo polynucleotidi zilizotajwa hazibadilishi nyingine kwa viumbe hai.
Mara nyingi RNA huundwa na uzi mmoja, hutofautiana kwa ukubwa, lakini nyingi ni ndogo kuliko DNA. Virusi zilizo na RNA zina katika muundo wao molekuli zilizoundwa na nyuzi mbili - muundo wao ni karibu iwezekanavyo kwa DNA. Katika RNA, data ya maumbile hukusanywa na kupitishwa kati ya vizazi. RNA zingine zimegawanywa katika aina za kazi. Zinatengenezwa kwenye violezo vya DNA. Mchakato huu umechangiwa na polimerasi za RNA.
Taarifa na urithi
Sayansi ya kisasa, ikisoma misingi ya molekiuli na saitolojia ya urithi, imetambua asidi ya nukleiki kama kitu kikuu cha mkusanyo wa taarifa za kijeni - hii inatumika kwa usawa kwa viumbe vyote vilivyo hai. Katika aina nyingi za maisha, DNA ina jukumu muhimu. Data iliyokusanywa na molekuli imeimarishwa na mlolongo wa nyukleotidi ambao hutolewa tena wakati wa mgawanyiko wa seli kulingana na utaratibu usiobadilika. Usanisi wa molekuli huendelea kwa ushiriki wa viambajengo vya kimeng'enya, wakati matriki huwa ni mnyororo wa awali wa nyukleotidi, ambao hupitishwa kwa nyenzo kati ya seli.
Wakati mwingine wanafunzi katika mfumo wa biolojia na mikrobiolojia hupatiwa suluhisho la matatizo katika jenetiki kwa onyesho la kuona la utegemezi. Misingi ya Masi ya urithi katika shida kama hizi inazingatiwa kama jamaa na DNA,pamoja na RNA. Ni lazima ikumbukwe kwamba katika kesi ya molekuli ambayo genetics imeandikwa na RNA kutoka kwa helix moja, taratibu za uzazi zinaendelea kulingana na njia sawa na ile iliyoelezwa hapo awali. Kiolezo ni RNA katika umbo ambalo linaweza kuigwa. Hii inaonekana katika muundo wa seli kutokana na uvamizi wa kuambukiza. Kuelewa mchakato huu kuruhusiwa wanasayansi kuboresha uzushi wa jeni na kupanua msingi wa maarifa juu yake. Sayansi ya kitamaduni inaelewa jeni kama kitengo cha habari inayopitishwa kati ya vizazi na kufichuliwa katika kazi ya majaribio. Jeni ina uwezo wa mabadiliko, pamoja na vitengo vingine vya kiwango sawa. Aina ya phenotipu ambayo kiumbe huwa nayo inafafanuliwa kwa usahihi na jeni - hii ndiyo kazi yake kuu.
Katika sayansi, jeni kama msingi wa utendakazi wa urithi ilizingatiwa hapo awali pia kama kitengo kinachowajibika kwa ujumuishaji upya, mabadiliko. Kwa sasa, inajulikana kwa uhakika kwamba sifa hizi mbili ni wajibu wa jozi ya nucleotide iliyojumuishwa katika DNA. Lakini chaguo hili la kukokotoa hutolewa na mfuatano wa nyukleotidi wa mamia na hata maelfu ya vitengo vinavyobainisha minyororo ya protini ya amino asidi.
Protini na jukumu lao kijeni
Katika sayansi ya kisasa, ikisoma uainishaji wa jeni, misingi ya molekuli ya urithi inazingatiwa kutoka kwa mtazamo wa umuhimu wa miundo ya protini. Vitu vyote vilivyo hai huundwa kwa sehemu na protini. Wanachukuliwa kuwa moja ya vipengele muhimu zaidi. Protini ni mlolongo wa kipekee wa asidi ya amino ambao hubadilika ndani wakatiuwepo wa sababu. Mara nyingi kuna aina mbili za amino asidi, nyingine hutolewa chini ya ushawishi wa vimeng'enya kutoka ishirini kuu.
Anuwai za sifa za protini hutegemea muundo msingi wa molekuli, mfuatano wa polipeptidi ya amino ambayo huunda protini. Majaribio yaliyofanywa yalionyesha wazi kwamba asidi ya amino ina ujanibishaji uliofafanuliwa kabisa katika mnyororo wa nyukleotidi ya DNA. Wanasayansi waliiita kufanana kwa vipengele vya protini na asidi ya nucleic. Jambo hilo linaitwa colinearity.
vipengele vya DNA
Baiolojia na jenetiki, ambazo huchunguza msingi wa molekuli ya urithi, ni sayansi ambazo uangalizi maalum hulipwa kwa DNA. Molekuli hii imeainishwa kama polima ya mstari. Uchunguzi umeonyesha kuwa mabadiliko pekee yanayopatikana kwa muundo ni mlolongo wa nyukleotidi. Inawajibika kwa kusimba mfuatano wa amino asidi katika protini.
Katika yukariyoti, DNA iko kwenye kiini cha seli, na utengenezaji wa protini hufanyika kwenye saitoplazimu. DNA haina jukumu la template kwa mchakato wa uzalishaji wa protini, ambayo ina maana kwamba kipengele cha kati kinahitajika ambacho kinawajibika kwa usafiri wa habari za maumbile. Uchunguzi umeonyesha kuwa jukumu limetolewa kwa kiolezo cha RNA.
Kama inavyoonyeshwa na kazi ya kisayansi inayohusu misingi ya molekuli ya urithi, maelezo huhamishwa kutoka DNA hadi RNA. RNA inaweza kubeba data kwa protini na DNA. Protini hupokea data kutoka kwa RNA na kuituma kwa muundo sawa. Hakuna viungo vya moja kwa moja kati ya DNA na protini.
Kinasabahabari: hii inavutia
Kama kazi za kisayansi zinazohusu misingi ya molekuli ya urithi zilivyoonyesha, data ya kijeni ni maelezo ya ajizi ambayo hufikiwa tu ikiwa kuna chanzo cha nje cha nishati na nyenzo za ujenzi. DNA ni molekuli ambayo haina rasilimali hizo. Seli hupokea kile inachohitaji kutoka nje kupitia protini, kisha athari za mabadiliko huanza. Kuna njia tatu za habari zinazotoa usaidizi wa maisha. Wameunganishwa kwa kila mmoja, lakini huru. Data ya kijenetiki hupitishwa kwa urithi na urudiaji wa DNA. Data imesimbwa na genome - mkondo huu unachukuliwa kuwa wa pili. Ya tatu na ya mwisho ni misombo ya lishe ambayo mara kwa mara hupenya ndani ya muundo wa seli kutoka nje, na kuipatia nishati na viungo vya ujenzi.
Kadiri kiumbe kilivyo na muundo wa hali ya juu, ndivyo vipengele vingi zaidi vya jenomu. Seti mbalimbali za jeni hutekeleza taarifa iliyosimbwa ndani yake kupitia njia zilizoratibiwa. Seli iliyo na data nyingi huamua jinsi ya kutekeleza vizuizi vya habari vya mtu binafsi. Kutokana na ubora huu, uwezo wa kukabiliana na hali ya nje huongezeka. Taarifa mbalimbali za kijeni zilizomo katika DNA ni msingi wa usanisi wa protini. Udhibiti wa kinasaba wa usanisi ni nadharia iliyotungwa na Monod na Jacob mwaka wa 1961. Wakati huo huo, modeli ya operon ilionekana.
