Молекулярные основы наследственности

Молекулярная генетика – раздел генетики и молекулярной биологии, ставящий целью познание материальных основ наследственности и изменчивости живых существ путём исследования протекающих на субклеточном, молекулярном уровне процессов передачи, реализации и изменения генетической информации, а также способа её хранения.

Вся информация о развитии и функционировании любого живого организма закодирована в генах, которые являются составной частью специфических полимерных молекулах – ДНК и РНК.

Строение днк

ДНК представляет собой полимерную молекулу, состоящую из мономеров. В состав мономера входят четыре основания: пуриновые – аденин (А), гуанин (Г) и пиримидиновые – тимин (Т), цитозин (Ц), каждый из них соединён с одной молекулой сахара – дезоксирибозой и с остатком фосфорной кислоты в виде дезоксирибонуклеотидов. Количество аденина в любой молекуле ДНК равно количеству тимина, а количество гуанина равно количеству цитозина (правило Чаргаффа).

Опираясь на это правило, Дж. Уотсон и Ф. Крик (1953) обобщили данные рентгеноструктурного анализа и построили молекулярную модель ДНК.

Молекула ДНК состоит из 2х полинуклеотидных цепей. Цепи закручены одна вокруг другой и вокруг общей оси, цепи образуют правозакрученные спирали по 10 оснований в каждом витке. Цепи связываются через пуриновые и пиримидиновые основания, находящиеся внутри пространства между витками спирали, с помощью водородных связей. При этом пуриновому основанию одной цепи в норме соответствует пиримидиновое основание другой, и наоборот, а именно: аденин всегда связан с тимином, а гуанин с цитозином. Таким образом, полинуклеотидные цепи комплементарны друг другу. Последовательность атомов одной цепи противоположна таковой в другой цепи, т.е. цепи антипараллельны.

На основании этой модели Дж. Уотсон и Ф. Крик предположили, что гены отличаются друг от друга чередованием пар нуклеотидов, и наследственная информация закодирована в виде последовательности нуклеотидов. Мутации представляют собой результат изменения чередования нуклеотидов.

Долго считалось, что ДНК может быть только в виде правозакрученной спирали, однако в 1979 г. американский учёный А. Рич доказал, что ДНК существует в виде левозакрученной спирали, по-видимому, играет существенную роль в процессах рекомбинации и регуляции действия генов.

Строение рнк

Иногда в качестве носителя генетической информации выступает РНК. Такой способ хранения и воспроизведения информации характерен для некоторых вирусов.

Молекула РНК одноцепочечная. Вместо тимина в РНК присутствует урацил, а вместо дезоксирибозы – рибоза.

Существуют четыре основных типа РНК: яРНК, мРНК, рРНК, тРНК.

яРНК (короткая последовательность из нескольких нуклеотидов) участвует в сплайсинге мРНК.

мРНК служат матрицами на которых строятся белки. Если мРНК несёт информацию об одной полипептидной цепи, то она называется моногенной или моноцистронной, если нескольких – полигенной или полицистронной.

тРНК имеет форму трёхлистника. Одна часть молекулы тРНК связывается со специфической аминокислотой, а другая часть узнаёт в мРНК короткую нуклеотидную последовательность, которая кодирует данную аминокислоту – это антикодон, соответствующий кодону в мРНК.

рРНК являются основными компонентами рибосом. Они выполняют роль своеобразного скелета рибосом. Участвуют в узнавании мРНК и тРНК.