Les lleis de l'herència han cridat l'atenció humana des del moment en què es va fer evident que la genètica és quelcom més material que alguns poders superiors. L'home modern sap que els organismes tenen la capacitat de reproduir-se de manera semblant a ells mateixos, mentre que la descendència reben trets i característiques específiques inherents als seus pares. La reproducció es realitza gràcies a la capacitat de transferir informació genètica entre generacions.
Teoria: mai pots tenir massa
Les lleis de l'herència es van començar a investigar activament fa relativament poc temps. Un pas endavant impressionant en aquesta qüestió es va fer el segle passat, quan Sutton i Boveri van presentar una nova hipòtesi al públic. Va ser llavors quan van suggerir que probablement els cromosomes portaven dades genètiques. Una mica més tard, la tecnologia va permetre l'estudi químic de la composició cromosòmica. Es va revelarla presència de compostos nucleics específics de proteïnes. Les proteïnes van resultar inherents a una gran varietat d'estructures i a les especificitats de la composició química. Durant molt de temps, els científics van creure que eren les proteïnes el principal aspecte que assegurava la transferència de dades genètiques entre generacions.
Dècades d'investigació sobre aquest tema han proporcionat una nova visió de la importància de l'ADN cel·lular. Tal com han revelat els científics, només aquestes molècules són un material portador d'informació útil. Les molècules són un element del cromosoma. Avui en dia, gairebé tots els nostres compatriotes que han rebut una educació general, així com els residents de molts altres països, són molt conscients de com són importants les molècules d'ADN per a una persona, el desenvolupament normal del cos humà. Molts s'imaginen la importància d'aquestes molècules en termes d'herència.
La genètica com a ciència
La genètica molecular, que s'ocupa de l'estudi de l'ADN cel·lular, té un nom alternatiu: bioquímic. Aquesta àrea de la ciència es va formar a la intersecció de la bioquímica i la genètica. La direcció científica combinada és una àrea productiva de la investigació humana, que ha proporcionat a la comunitat científica una gran quantitat d'informació útil que no està disponible per a persones implicades només en bioquímica o genètica. Els experiments realitzats per professionals en aquest camp impliquen treballar amb nombroses formes de vida i organismes de diversos tipus i categories. Els resultats més significatius obtinguts per la comunitat científica són el resultat de l'estudi de gens humans, així com de diversosmicroorganismes. Entre aquests últims, entre els més importants es troben Eisheria coli, els fags lambda d'aquests microbis, els fongs neurospore crassa i Saccharomyces cerevisia.
Bases genètiques
Des de fa molt de temps, els científics no tenen cap dubte sobre la importància del cromosoma en la transferència d'informació hereditària entre generacions. Com han demostrat proves especialitzades, els cromosomes estan formats per àcids, proteïnes. Si feu un experiment de tinció, la proteïna s'alliberarà de la molècula, però la NA romandrà al seu lloc. Els científics tenen una major quantitat d'evidències que ens permeten parlar de l'acumulació d'informació genètica a NK. És a través d'ells que les dades es transmeten entre generacions. Els organismes formats per cèl·lules, virus que tenen ADN, reben informació de la generació anterior a través de l'ADN. Alguns virus contenen ARN. Aquest àcid és el responsable de la transmissió de la informació. L'ARN i l'ADN són NK, que es caracteritzen per certes similituds estructurals, però també hi ha diferències.
Estudiant el paper de l'ADN en l'herència, els científics han descobert que les molècules d'aquest àcid contenen quatre tipus de compostos nitrogenats i desoxiribosa. A causa d'aquests elements, es transmet informació genètica. La molècula conté substàncies puríniques adenina, guanina, combinacions de pirimidines timina, citosina. La columna vertebral química molecular són residus de sucre que s' alternen amb residus d'àcid fosfòric. Cada residu té un enllaç amb la fórmula del carboni a través dels sucres. Les bases nitrogenades s'uneixen als costats als residus de sucre.
Noms i dates
Científics,investigant els fonaments bioquímics i moleculars de l'herència, només van poder identificar les característiques estructurals de l'ADN al 53è. L'autoria de la informació científica s'assigna a Crick, Watson. Van demostrar que qualsevol ADN té en compte les qualitats biològiques específiques de l'herència. Quan es construeix un model, cal recordar la duplicació de peces i la capacitat d'acumular, transmetre informació hereditària. Potencialment, la molècula és capaç de mutar. Els components químics, la seva combinació, juntament amb els enfocaments dels estudis de difracció de raigs X, van permetre determinar l'estructura molecular de l'ADN com una doble hèlix. Està format per meitats d'espirals de tipus antiparal·lel. Els eixos vertebradors de sucre i fosfat estan reforçats amb ponts d'hidrogen.
En l'estudi de les bases moleculars de l'herència i la variabilitat, els treballs de Chargaff tenen una importància especial. El científic es va dedicar a l'estudi dels nucleòtids presents en l'estructura de l'àcid nucleic. Com es va poder revelar, cadascun d'aquests elements està format per bases nitrogenades, residus de fòsfor, sucre. Es va revelar la correspondència del contingut molar de timina i adenina, es va establir la similitud d'aquest paràmetre per a citosina i guanina. Es va suposar que cada residu de timina té una adenina aparellada, i per a la guanina hi ha una citosina.
Igual però tan diferent
Estudiant els àcids nucleics com a base de l'herència, els científics van determinar que l'ADN pertany a la categoria de polinucleòtids formats per nombrosos nucleòtids. Les seqüències d'elements més imprevisibles d'una cadena són possibles. Teòricament, la diversitat en sèrie no térestriccions. L'ADN té qualitats específiques associades a les seqüències aparellades dels seus components, però l'aparellament de bases es produeix segons lleis biològiques i químiques. Això us permet predefinir seqüències de diferents cadenes. Aquesta qualitat s'anomena complementarietat. Explica la capacitat d'una molècula per reproduir perfectament la seva pròpia estructura.
En estudiar l'herència i la variabilitat a través de l'ADN, els científics van descobrir que les cadenes que formen l'ADN són les plantilles per a la formació de blocs complementaris. Perquè es produeixi una reacció, la molècula es desenrotlla. El procés va acompanyat de la destrucció dels ponts d'hidrogen. Les bases interactuen amb components complementaris, la qual cosa condueix a la generació d'enllaços específics. Després de fixar els nucleòtids, es produeix la reticulació de la molècula, donant lloc a l'aparició d'una nova formació de polinucleòtids, la seqüència de parts de les quals està predeterminada pel material de partida. Així apareixen dues molècules idèntiques, saturades d'informació idèntica.
Rèplica: una garantia de permanència i canvi
El descrit anteriorment dóna una idea de la implementació de l'herència i la variabilitat a través de l'ADN. El mecanisme de replicació explica per què l'ADN està present a cada cèl·lula orgànica, mentre que el cromosoma és un organoide únic que es reprodueix quantitativament i qualitativament amb una precisió excepcional. Aquest mètode de distribució real no va ser factible fins que es va establir el fet de l'estructura complementària doble helicoïdal de la molècula. Crick, Watson, després d'haver assumit prèviament quina era l'estructura molecular, va resultar ser completament encertat, tot i que amb el temps els científics van començar a dubtar de la correcció de la seva visió del procés de replicació. Al principi, es creia que les espirals d'una cadena apareixien simultàniament. Se sap que els enzims que catalitzen la síntesi molecular al laboratori funcionen només en una direcció, és a dir, primer apareix una cadena i després la segona.
Els mètodes moderns d'estudi de l'herència humana han permès simular la generació discontínua d'ADN. El model va aparèixer el 68. La base de la seva proposta va ser el treball experimental amb Eisheria coli. L'autoria del treball científic s'assigna a Orzaki. Els especialistes moderns tenen dades precises sobre els matisos de la síntesi en relació amb eucariotes, procariotes. A partir de la bifurcació molecular genètica, el desenvolupament es produeix generant fragments units per l'ADN lligasa.
S'assumeix que els processos de síntesi són continus. La reacció replicativa implica nombroses proteïnes. El desenrotllament de la molècula es produeix a causa de l'enzim, la conservació d'aquest estat està garantida per la proteïna desestabilitzadora, i la síntesi es produeix a través de la polimerasa.
Noves dades, noves teories
Utilitzant mètodes moderns per estudiar l'herència humana, els experts han identificat d'on provenen els errors de replicació. L'explicació es va fer possible quan es va disposar d'informació precisa sobre els mecanismes de còpia de molècules i les característiques específiques de l'estructura molecular. L'esquema de replicació suposadivergència de les molècules pares, amb cada meitat actuant com a matriu per a una nova cadena. La síntesi es realitza a causa dels enllaços d'hidrogen de les bases, així com dels elements mononucleòtids de l'estoc de processos metabòlics. Per generar enllaços de tiamina, adenina o citosina, guanina, cal la transició de substàncies a la forma tautòmera. En el medi aquàtic, cadascun d'aquests compostos està present en diverses formes; tots són tautomèrics.
Hi ha opcions més probables i menys habituals. Una característica distintiva és la posició de l'àtom d'hidrogen a l'estructura molecular. Si la reacció continua amb una variant rara de la forma tautomèrica, es produeix la formació d'enllaços amb la base incorrecta. La cadena d'ADN rep un nucleòtid incorrecte, la seqüència d'elements canvia de manera estable, es produeix una mutació. El mecanisme mutacional va ser explicat per primera vegada per Crick, Watson. Les seves conclusions formen la base de la idea moderna del procés de mutació.
funcions RNA
Estudiant les bases moleculars de l'herència, els científics no van poder ignorar no menys important que l'àcid nucleic de l'ADN: l'ARN. Pertany al grup dels polinucleòtids i té semblances estructurals amb els descrits anteriorment. La diferència clau és l'ús de ribosa com a residus que actuen com a base de la columna vertebral del carboni. En l'ADN, recordem, aquest paper el juga la desoxiribosa. La segona diferència és que la timina es substitueix per uracil. Aquesta substància també pertany a la classe de les pirimidines.
Estudiant el paper genètic de l'ADN i l'ARN, els científics van determinar primer el relativamentdiferències insignificants en les estructures químiques dels elements, però un estudi posterior del tema va demostrar que tenen un paper colossal. Aquestes diferències corregeixen la importància biològica de cadascuna de les molècules, de manera que els polinucleòtids esmentats no es substitueixen entre ells per als organismes vius.
La majoria d'ARN està format per una cadena, difereixen entre si en mida, però la majoria són més petits que l'ADN. Els virus que contenen ARN tenen a la seva estructura aquestes molècules creades per dues cadenes: la seva estructura és el més propera possible a l'ADN. En l'ARN, les dades genètiques s'acumulen i es transmeten entre generacions. Altres ARN es divideixen en tipus funcionals. Es generen en plantilles d'ADN. El procés està catalitzat per ARN polimerases.
Informació i herència
La ciència moderna, que estudia els fonaments moleculars i citològics de l'herència, ha identificat els àcids nucleics com el principal objecte d'acumulació d'informació genètica; això s'aplica igualment a tots els organismes vius. En la majoria de les formes de vida, l'ADN té un paper clau. Les dades acumulades per la molècula s'estabilitzen mitjançant seqüències de nucleòtids que es reprodueixen durant la divisió cel·lular segons un mecanisme sense canvis. La síntesi molecular es desenvolupa amb la participació de components enzimàtics, mentre que la matriu és sempre la cadena de nucleòtids anterior, que es transmet materialment entre cèl·lules.
De vegades els estudiants del marc de biologia i microbiologia reben la solució de problemes de genètica per a una demostració visual de dependències. Les bases moleculars de l'herència en aquests problemes es consideren relatives a l'ADN,així com l'ARN. Cal recordar que en el cas d'una molècula la genètica de la qual està registrada per l'ARN d'una hèlix, els processos reproductius procedeixen segons un mètode similar al descrit anteriorment. La plantilla és ARN en una forma que es pot replicar. Això apareix a l'estructura cel·lular a causa de la invasió infecciosa. La comprensió d'aquest procés va permetre als científics refinar el fenomen del gen i ampliar la base de coneixements sobre ell. La ciència clàssica entén el gen com una unitat d'informació transmesa entre generacions i revelada en treballs experimentals. El gen és capaç de mutacions, combinades amb altres unitats del mateix nivell. El fenotip que posseeix un organisme s'explica precisament pel gen; aquesta és la seva funció principal.
En ciència, el gen com a base funcional de l'herència es va considerar inicialment també com una unitat responsable de la recombinació, la mutació. Actualment, se sap de manera fiable que aquestes dues qualitats són responsabilitat del parell de nucleòtids inclòs a l'ADN. Però la funció la proporciona una seqüència de nucleòtids de centenars i fins i tot milers d'unitats que determinen les cadenes de proteïnes d'aminoàcids.
Les proteïnes i el seu paper genètic
En la ciència moderna, estudiant la classificació dels gens, les bases moleculars de l'herència es consideren des del punt de vista de la importància de les estructures proteiques. Tota la matèria viva està formada parcialment per proteïnes. Es consideren un dels components més significatius. La proteïna és una seqüència d'aminoàcids única que es transforma localment quanpresència de factors. Sovint hi ha dues dotzenes de tipus d'aminoàcids, d' altres es generen sota la influència d'enzims dels vint principals.
La diversitat de qualitats de proteïnes depèn de l'estructura molecular primària, la seqüència polipeptídica d'aminoàcids que forma la proteïna. Els experiments realitzats van demostrar clarament que l'aminoàcid té una localització estrictament definida a la cadena de nucleòtids d'ADN. Els científics ho van anomenar els paral·lels d'elements proteics i àcids nucleics. El fenomen s'anomena colinealitat.
Funcions d'ADN
La bioquímica i la genètica, que estudien les bases moleculars de l'herència, són ciències en les quals es presta especial atenció a l'ADN. Aquesta molècula es classifica com a polímer lineal. Els estudis han demostrat que l'única transformació disponible per a l'estructura és la seqüència de nucleòtids. És responsable de codificar la seqüència d'aminoàcids de la proteïna.
En els eucariotes, l'ADN es troba al nucli cel·lular i la generació de proteïnes té lloc al citoplasma. L'ADN no juga el paper de plantilla per al procés de generació de proteïnes, la qual cosa significa que es necessita un element intermedi que s'encarrega del transport de la informació genètica. Els estudis han demostrat que el paper s'assigna a la plantilla d'ARN.
Tal com demostra el treball científic dedicat a les bases moleculars de l'herència, la informació es transfereix de l'ADN a l'ARN. L'ARN pot transportar dades a proteïnes i ADN. La proteïna rep dades de l'ARN i les envia a la mateixa estructura. No hi ha enllaços directes entre l'ADN i les proteïnes.
Genèticainformació: això és interessant
Com han demostrat els treballs científics dedicats a les bases moleculars de l'herència, les dades genètiques són informació inert que només es realitza en presència d'una font d'energia externa i material de construcció. L'ADN és una molècula que no té aquests recursos. La cèl·lula rep el que necessita de l'exterior a través de les proteïnes, després comencen les reaccions de transformació. Hi ha tres vies d'informació que proporcionen suport vital. Estan connectats entre ells, però independents. Les dades genètiques es transmeten hereditàriament per replicació de l'ADN. Les dades estan codificades pel genoma; aquest flux es considera el segon. El tercer i últim són els compostos nutricionals que penetren constantment a l'estructura cel·lular des de l'exterior, aportant-li energia i ingredients de construcció.
Com més estructurat és l'organisme, més nombrosos són els elements del genoma. Un conjunt de gens divers implementa la informació xifrada en ell mitjançant mecanismes coordinats. La cel·la rica en dades determina com implementar blocs d'informació individuals. A causa d'aquesta qualitat, augmenta la capacitat d'adaptació a les condicions externes. La diversa informació genètica que conté l'ADN és la base de la síntesi de proteïnes. El control genètic de la síntesi és una teoria formulada per Monod i Jacob el 1961. Al mateix temps, va aparèixer el model d'operó.
