2069

Роль ДНК как материального носителя наследственности

Доклад

Биология и генетика

Доказательства роли ДНК как материального носителя наследственности. Структура ДНК, объясняющая ее роль как материального носителя наследственности.

Русский

2013-01-06

38.18 KB

12 чел.

Доказательства роли ДНК как материального носителя наследственности. Структура ДНК, объясняющая ее роль как материального носителя наследственности.

Молекула ДНК была открыта И. Мишером (Швейцария, 1869) в клеточных ядрах. Позднее было установлено, что ДНК составляет основу хромосом ядра.

В 1943 году О. Т. Эвери, К. МакЛеод, М.МакКарти обнаружили, что ДНК, выделенная из вирулентного штамма бактерии Streptomyces pneumo-пше, переводила невирулентный штамм этой бактерии в вирулентную форму. Значит, ДНК, выделенная из вирулентного штамма, несет наследуемую генетическую информацию, дающую признак вирулентности; эта информация включается в ДНК невирулентных клеток реципиента.

Тщательный анализ ДНК самых различных организмов показал, что количественное соотношение отдельных оснований в молекуле ДНК варьирует в широких пределах, но при этом всегда сохраняется соотношение 1 : 1 между А и Г, с одной стороны, и Г и Ц - с другой.

Обобщив результаты многочисленных исследований молекул нуклеиновых кислот, Э.Чаргафф сформулировал следующие правила:

 1) препараты ДНК, полученные из разных тканей одного и того же вида, имеют одинаковый нуклеотидный состав;

2) нуклеотидный состав у разных видов неодинаков;

3) нуклеотидный состав ДНК у данного конкретного вида не меняется с возрастом организма;

4) число адениновых остатков в любой молекуле ДНК независимо от видовой принадлежности организма равно числу тиминовых остатков, а число гуаниновых остатков равно числу цитозиновых остатков.

Молекула ДНК, согласно модели Дж.Уотсона и Ф.Крика (Великобритания, 1953), представляет собой две полимерные цепочки, закрученные одна вокруг другой в виде спирали. Модель состоит из двух цепей ДНК, закрученных в спираль вправо вокруг одной оси с образованием двойной спирали

Оказалось, что две противоположно направленные (антипараллельные) (их 5'и 3'-межнуклеотидные мостики направлены в противоположные стороны) цепи ДНК спирально переплетаются; они удерживаются между собой азотистыми основаниями А―Т и Г—Ц. При этом пуриновые основания связаны слабыми водородными связями с пиримидиновыми основаниями. Этими же связями удерживаются вместе две цепи всей молекулы.

Аденин всегда связан с тимином (А + Т), а гуанин с цитозином (Г+Ц). Эти пары азотистых оснований, дополнительны (комплементарны) по отношению друг к другу. Дополнительны и обе цепочки молекул ДНК. Схематически молекула ДНК может быть изображена в виде винтовой лестницы, ступени которой — это пары азотистых оснований, а боковые стороны — молекулы дезоксирибозы и фосфорной кислоты.

Расстояние между нуклеотидами 3,4 А, диаметр двойной спирали равен 20 А.

Один полный оборот спирали включает 10 нуклеотидов и занимает расстояние 34 А.

Молекула ДНК на всем протяжении состоит из параллельных нитей и имеет поперечник, равный 20А. Это возможно только благодаря тому, что пуриновые основания, имеющие длину кольца 12 А, соединяются с пиримидиновыми основаниями с длиной кольца 8 А.

С помощью модели Уотсона — Крика удалось объяснить многие важные биологические свойства ДНК, эта модель общепризнанна.

Одно из важнейших свойств ДНК — это способность ее к самоудвоению (репликации). В течение двух клеточных поколений ДНК хромосом Еscherichia coli метили радиоактивным изотопом водорода — тритием (3Н-тимидином). На полученных радиоавтографах были видны нити ДНК в момент раскручивания (V-образная форма) и образование новых двойных цепей.

Убедительные доказательства самокопирования ДНК были также получены в опытах с выращиванием бактерий в среде, содержащей тяжелый азот (15N). В азотистых основаниях ДНК таких бактерий через некоторое время обычный азот 14N был полностью заменен изотопом 15N. Тогда бактерии, содержащие тяжелую ДНК, переносили в среду с 14N, где они некоторое время росли. Очевидно, на этой среде вновь синтезированная ДНК бактерий должна содержать обычный азот 14N и быть легкой. Исходя из гипотезы Уотсона — Крика о репликации ДНК путем разделения цепей, можно было предполагать, что плотность молекулы ДНК в различных генерациях бактерий будет неодинаковой.

В первом поколении потомство перенесенных бактерий должно иметь ДНК средней плотности, так как ее молекулы «гибридные»: они состоят из одной тяжелой и одной легкой цепей. ДНК, выделенная из бактерий второго поколения, должна представлять собой смесь молекул двух плотностей. Та половина ДНК, которая составлена из двух легких цепей, должна иметь нормальную плотность, а та, в состав которой вошла одна тяжелая и одна легкая цепь, должна быть полутяжелой.

ДНК из бактерий второго поколения была путем центрифугирования разделена на две фракции: одна из них в сравнении с тяжелой родительской действительно оказалась легкой, вторая — полутяжелой.

Таким образом, поведение ДНК в точности соответствовало предсказаниям, сделанным на основе гипотезы Уотсона — Крика.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

19273. Средства структурного анализа. Метод функционального моделирования IDEF0. Метод моделирования процессов IDEF3 255.24 KB
  Лекция 5. Средства структурного анализа. Метод функционального моделирования IDEF0. Метод моделирования процессов IDEF3. Моделирование потоков данных Модели сущностьсвязь ERмодели. Графические нотации ERмодели 5.1. Метод функционального моделирования IDEF0 Метод IDEF0 с...
19274. Методология ARIS. Диаграммы переходов состояний (State Transition Diagram, STD). Структурные карты Константайна 196.42 KB
  Лекция 6. Методология ARIS. Диаграммы переходов состояний State Transition Diagram STD. Структурные карты Константайна. Структурные карты Джексона. Метод EricssonPenker. Метод моделирования используемый в технологии Rational Unified Process 6.1. Методология ARIS Методология ARIS реализует принцип...
19275. История UML Описание UML. Сущности UML. Отношения UML. Диаграммы UML. Расширения языка UML. Диаграммы классов 290.15 KB
  Лекция 7. История UML Описание UML. Сущности UML. Отношения UML. Диаграммы UML. Расширения языка UML. Диаграммы классов. Диаграммы использования usecase диаграммы прецедентов. Диаграмма последовательности. Диаграмма кооперации. Диаграмма состояний. Диаграмма деятельности. ...
19276. Назначение CASE-средств. Архитектура CASE-средств. Классификация CASE-средств. Обзор CASE-средств. Системы автоматизированного проектирования 378.84 KB
  Лекция 8. Назначение CASEсредств. Архитектура CASEсредств. Классификация CASEсредств. Обзор CASEсредств. Системы автоматизированного проектирования. Обзор САПР. Компанииразработчики САПР. 8.1. Назначение CASEсредств Термин CASE расшифровывается как ComputerAssisted Software Engineerin...
19277. Проектирование фактографических ИС и хранилищ данных. Подходы к проектированию БД 298.35 KB
  Лекция 9. Проектирование фактографических ИС и хранилищ данных. Подходы к проектированию БД. Этапы нисходящего подхода к проектированию баз данных. Проектирование хранилищ данных. 9.1. Подходы к проектированию баз данных Можно выделить два основных подхода к про
19278. Назначение документальных ИС. Особенности представления и использо-вания документальной информации 244.3 KB
  Лекция 10. Назначение документальных ИС. Особенности представления и использования документальной информации. Типология документальных БД. Типология поисковых задач и режимы обслуживания. Основные процессы обработки и хранения документальной информации. 10.1. Наз...
19279. Лингвистическое обеспечение ИС. Состав лингвистического обеспечения ИС. Знаковые системы. Частотные словари, словари предметной области 267.3 KB
  Лекция 11. Лингвистическое обеспечение ИС. Состав лингвистического обеспечения ИС. Знаковые системы. Частотные словари словари предметной области. Кодификаторы классификаторы тезаурусы онтологии. Информационнопоисковые языки. 11.1. Лингвистическое обеспечен
19280. Структура информации и структура данных. Организация данных в документальных АИПС STAIRS и IRBIS 350.33 KB
  Лекция 12. Структура информации и структура данных. Организация данных в документальных АИПС STAIRS и IRBIS. Документоориентированная база данных Domino/Notes. Технологии поиска и обработки документальной информации. Уровневая модель представления информации в полнотекстовы...
19281. Использование коммуникативных форматов и протоколов. Объектная модель до-кумента (DOM). XML, RDF, OWL 287.37 KB
  Лекция 13. Использование коммуникативных форматов и протоколов. Объектная модель документа DOM. XML RDF OWL. Многоуровневые и многокомпонентные информационные ресурсы. Типология и структура распределенных ИР. Проектирование распределенных документальных информационных...