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

40161. ЦИФРОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ 295 KB
  2 Основные способы записи функций алгебры логики ФАЛ Функции алгебры логики ФАЛ зависимость выходных переменных Zi выраженная через совокупность входных переменных х1х2хn. Логические устройства работа которых описывается с помощью ФАЛ. 1 Описание ФАЛ в виде таблице истинности табл. Описание ФАЛ в виде алгебраического выражения: а логическое сложение ИЛИ дизъюнкция б логическое умножение И конъюнкция в отрицание инверсия НЕ если х = 1 то ;если х = 0 то Дизъюнктивная нормальная форма ДНФ ...
40162. ОСНОВНЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ 378 KB
  По принципу действия: комбинационные – автоматы без памяти, входные сигналы которых определяются действующей на входе комбинацией переменных; последовательные – автоматы с памятью, выходные сигналы которых определяются не только действующей комбинацией переменных, но и предыдущей.
40163. МИНИМИЗАЦИЯ ЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ 518 KB
  Минимизация с применением карт Вейча Карты Вейча это прямоугольная таблица число клеток в которой для ФАЛ n переменных равно 2n каждой из клеток поставлен в соответствие набор входных переменных причем рядом расположенным клеткам соответствуют соседние наборы входных переменных а в самих клетках записаны значения функции определенные для этих кодов. На карте Вейча ФАЛ n переменных выделяют прямоугольные области объединяющие выбранные значения функции 0 или 1. Каждой из выделенных областей соответствует k куб исходной ФАЛ...
40164. КОМБИНАЦИОННЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА 587.5 KB
  2 При построении логических устройств на реальной элементной базе возникают следующие задачи: а число входов ЛЭ больше числа переменных входящих в реализуемую с их помощью ФАЛ; б число входов ЛЭ меньше числа переменных входящих в реализуемую с их помощью ФАЛ. Решение задач: а Число входов больше требуемого. Следовательно что уменьшит фактическое число входов ЛЭ можно подавая на неиспользуемые входы сигналы пассивных логических констант: 0 для элементов ИЛИНЕ 1 для элементов ИНЕ; б число входов ЛЭ меньше требуемого. Сравнивая...
40165. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТНЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА 658.5 KB
  По типу используемых информационных входов триггеры классифицируются: RS D T JK VD и VT триггеры где R раздельный вход сброса триггера Q=0; К вход сброса универсального триггера Q=0; J вход установки универсального триггера Q=1; Т счетный вход триггера ; D информационный вход переключения триггера в состояние соответствующее логическому уровню на этом входе; С управляющий или синхронизирующий вход; V вход блокирования работы триггера и он долго сохраняет информацию. Для переключения триггера на его прямой вход...
40166. РЕГИСТРЫ. Параллельный регистр 85.5 KB
  Осуществляет следующие функции: хранение информации сдвиг информации вправо или влево запись информации в последовательной и параллельной формах выдача хранимой информации в последовательной и параллельной формах. Классификация: 1 По способу приема информации: последовательные сдвигающие в которые информация записывается и считывается только в последовательной форме; параллельные статические в которые информация записывается и считывается только в параллельной форме; последовательнопараллельные в которые информация записывается...
40168. АРИФМЕТИКО-ЛОГИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА 190 KB
  Представляют собой логическое комбинационное устройство предназначенное для выполнения операции арифметического сложения чисел представленных в виде двоичных кодов. 1 Сложение двух одноразрядных двоичных кодов. Функцию S называют функцией исключения ИЛИ или суммой по модулю два которую необходимо выполнить для суммирования двух двоичных одноразрядных кодов. 2 Сложение разрядов многоразрядных двоичных кодов.
40169. БАЗОВЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ 298 KB
  1 Пример обозначения базовых логических элементов БЛЭ: 15.2 Основные сведения о БЛЭ Способы представления логических переменных: 1 Потенциальный способ  значениям логических 0 и 1 соответствуют два различных уровня напряжения и тока в связи с чем различают положительную и отрицательную логики. Основные свойства БЛЭ: 1 Нагрузочная способность ЛЭ  свойство получать сигнал от нескольких ЛЭ и одновременно быть источником информации для других элементов.3 БЛЭ транзисторнотранзисторной логики ТТЛ Схемы ТТЛ состоят из двух базовых...