Ген с позиции молекулярной биологии

Понятно, что сама ДНК не может играть роль матрицы при синтезе белков из аминокислот, так как почти вся она сосредоточена в хромосомах, а процесс сборки белков происходит в цитоплазматических рибосомах. Возникает вопрос а как передается генетическая информация для построения того или иного белка? Оказалось, что роль промежуточной макромолекулы играет РНК. Процесс считывания информации с ДНК РНК схематически выглядит так: вначале происходит репликация ДНК, транскрипционная РНК считывает обнажившиеся нуклеотидные основания и передает информацию (трансляция) для построения белка. В это схеме одинарная цепь ДНК выступает как матрица при синтезе комплементарных молекул ДНК (репликация), а РНК, в свою очередь, как матрица для последовательного соединения аминокислот с образованием полипептидных цепей белков в процессе трансляции.
Только с помощью новых копий ДНК информация передается новым клеткам, а через половые клетки - новым организмам. Надежное хранение участков, содержащих биологический смысл, достигается в хромосомах с помощью многочисленных машин и редакционных устройств. Мир хранящейся ДНК - это сеть химических реакций в обособленных мини- и микропространствах клеточного ядра. В ДНК накапливаются участки с "испорченной" информацией. Около 1% занимают фрагменты проникших ретровирусов. Хромосомы одновременно являются органеллами клетки и выполняют множественные функции, соединяя генетический аппарат с другими частями клеток. Гены не только клонируют, размножают, рекомбинируют, переносят, но и создают искусственные молекулы смысла и бессмыслицы.
РНК имеет много общего со структурой ДНК, но отличается: углеводом является рибоза, в состав РНК не входит Тимин, он замещен на Урацил, РНК это одноцепочная молекула. РНК бывает матричной (мРНК), рибосомной (рРНК) и транспортной (тРНК). мРНК выполняют функцию матриц белкового синтеза. Молекулы тРНК узнают в цитоплазме соответствующий триплет (тройная последовательность оснований нуклеиновых кислот) «кодон в мРНК» и переносит нужную аминокислоту к растущей полипептидной цепи. Узнавание кодона в мРНК осуществляется с помощью трех последовательных оснований в тРНК, называемых антикодонами. Аминокислотный остаток может прикрепляться к 3/ - концу молекулы тРНК. Молекула тРНК содержит 75 нуклеотидов, ковалентно связанных друг с другом в линейную цепочку, напоминающую лист клевера. Молекулы всех видов тРНК имеют 4 основных плеча. Акцепторное плечо заканчивается последовательностью ЦЦА (5/ - 3/). Через 3/ происходит связывание с карбонильной группой аминокислот. Антикодоновое плечо узнает нуклеотидный триплет (кодон).
Все видимые проявления жизни и функциональной активности реализуются ограниченным числом генов с помощью ограниченного числа копий мРНК в цитоплазме клеток. С помощью белковых машин прочитывания информации и управляющих сигналов происходит выбор прочитываемых генов в комплементарный текст мРНК. Далее, с помощью рибосом-машин синтеза белка информация из линейных текстов мРНК вырывается в реальный трехмерный мир белков. ДНК работает как писатель, РНК - как художник-график, а белки - как скульптор, синхронно создавая триединые реальности клеток. Рецепторные белки воспринимают химическую информацию рецепторными доменами. Связывание сигнала преобразуется в конформационное изменение дистантных доменов белка. Информация по белкам и белковым комплексам движется "конформационной волной" от рецепторов плазматической мембраны в ядро с минимальными энергетическими затратами. Один и тот же белок может находиться в разных конформационных состояниях и передавать сигнал на разные машины и молекулярные комплексы. Аллостерические (регуляторные) домены белков включают или выключают активность каталитических центров ферментов и целых молекулярных машин. Эти потоки регуляторной информации удается визуализировать в самих клетках.
Генетический код – единая система записи наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот в виде последовательности нуклеотидов. Для кодирования одной из 20 аминокислот требуется три последовательности нуклеотидов. Известно, что последовательности кодонов УАГ, УАА, УГА не кодируют аминокислоты и названы нонсенс-кодонами, они являются терминирующими кодонами (концевыми).
Основные свойства генетического кода – генетический код триплетен; вырожденность, обусловлена тем, что одна аминокислота может кодироваться несколькими триплетам (нонсенс-кодоны не кодируют аминокислоту, а триплет соответствующий метионину АУГ, выполняет функцию инициирования считывания и не кодирует аминокислоту, если стоит в начале цепи ДНК); однозначность – каждому данному кодону соответствует одна и только одна определенная аминокислота; неперекрываемость генетического кода – процесс считывания генетического кода не допускает возможность перекрывания кодонов, то есть начавшись на определенном кодоне, считывание следующих идет без пропусков в плоть до нонсенс-кодон; универсальность – вся информация в ядерных генах для всех организмов кодируется одинаково.













Заключение
Успехи молекулярной генетики в современный период развития генетики позволили раскрыть химическую структуру и макромолекулярную организацию хромосом, принципы кодирования наследственной информации в молекуле ДНК, представляющей их основной химический компонент, а также структуру функционирования гена и его контроль над белковым синтезом в клетке.



Библиографический список использованной литературы
1. Медведев Н.Н. Практическая генетика. М.: Изд-во «Наука», 1968. – 294 с.
2. Милунски О. Знайте свои гены: Пер. с англ./Перевод Комарова С.Д.; Под ред. И с предисл. В.М. Гиндилиса. – М.: Мир, 1981. – 392 с.
3. Приходченко Н.Н., Шкурат Т.П. Основы генетики человека. Ростов н/Д, «Феникс», 1997. – 368 с.
4. Репин В.В. Молекулярная информация: миф и ли реальность? //НГ-наука, 2000. - №2.
5. Фогель Ф., Мотульски А. Генетика человека. Т. 3. Эволюция человека. Генетика поведения. Практические аспекты. М.: Мир, 1990. – 360 с.






1. Медведев Н.Н. Практическая генетика. М.: Изд-во «Наука», 1968. – с. 13
3. Приходченко Н.Н., Шкурат Т.П. Основы генетики человека. Ростов н/Д, «Феникс», 1997. –с.3 - 4.

1. Медведев Н.Н. Практическая генетика. М.: Изд-во «Наука», 1968. – с. 15
2. Милунски О. Знайте свои гены: Пер. с англ./Перевод Комарова С.Д.; Под ред. И с предисл. В.М. Гиндилиса. – М.: Мир, 1981. – с.15, 17.
3. Приходченко Н.Н., Шкурат Т.П. Основы генетики человека. Ростов н/Д, «Феникс», 1997. – с.307 - 308.

2. Милунски О. Знайте свои гены: Пер. с англ./Перевод Комарова С.Д.; Под ред. И с предисл. В.М. Гиндилиса. – М.: Мир, 1981. – с. 17.

3. Приходченко Н.Н., Шкурат Т.П. Основы генетики человека. Ростов н/Д, «Феникс», 1997. – с. 8 - 15.


3. Приходченко Н.Н., Шкурат Т.П. Основы генетики человека. Ростов н/Д, «Феникс», 1997. – с. 8 - 14.

2. Милунски О. Знайте свои гены: Пер. с англ./Перевод Комарова С.Д.; Под ред. И с предисл. В.М. Гиндилиса. – М.: Мир, 1981. – с. 30 - 38.
3. Приходченко Н.Н., Шкурат Т.П. Основы генетики человека. Ростов н/Д, «Феникс», 1997. – с. 19-60
4. Репин В.В. Молекулярная информация: миф и ли реальность? //НГ-наука, 2000. - №2.
5. Фогель Ф., Мотульски А. Генетика человека. Т. 3. Эволюция человека. Генетика поведения. Практические аспекты. М.: Мир, 1990. – с. 191-195.













16