Uși și ferestre 

Baza moleculară a eredității. Codarea și implementarea informațiilor biologice în celulă

Anterior, am subliniat că nucleotidele au o caracteristică importantă pentru formarea vieții pe Pământ - în prezența unui lanț polinucleotid într-o soluție, procesul de formare a unui al doilea lanț (paralel) are loc spontan pe baza conexiunii complementare a nucleotidelor înrudite. . Același număr de nucleotide în ambele lanțuri și afinitatea lor chimică sunt o condiție indispensabilă pentru implementarea acestui tip de reacție. Cu toate acestea, în timpul sintezei proteinelor, când informațiile din ARNm sunt implementate în structura proteinei, nu se poate vorbi despre respectarea principiului complementarității. Acest lucru se datorează faptului că în ARNm și în proteina sintetizată nu numai numărul de monomeri este diferit, ci și, ceea ce este deosebit de important, nu există nicio asemănare structurală între ei (nucleotide pe de o parte, aminoacizi pe de altă parte. ). Este clar că în acest caz este nevoie de a crea un nou principiu pentru traducerea cu precizie a informațiilor dintr-o polinucleotidă în structura unei polipeptide. În evoluție, un astfel de principiu a fost creat și baza lui a fost codul genetic.

Codul genetic este un sistem de înregistrare a informațiilor ereditare în moleculele de acid nucleic, bazat pe o anumită alternanță a secvențelor de nucleotide din ADN sau ARN, formând codoni corespunzători aminoacizilor dintr-o proteină.

Codul genetic are mai multe proprietăți.

    Tripletate.

    Degenerare sau redundanță.

    Neambiguitate.

    Polaritate.

    Nesuprapunere.

    Compactitate.

    Versatilitate.

Trebuie remarcat faptul că unii autori propun și alte proprietăți ale codului legate de caracteristicile chimice ale nucleotidelor incluse în cod sau de frecvența de apariție a aminoacizilor individuali în proteinele organismului etc. Cu toate acestea, aceste proprietăți decurg din cele enumerate mai sus, așa că le vom lua în considerare acolo.

A. Tripletate. Codul genetic, ca multe sisteme organizate complex, are cea mai mică unitate structurală și cea mai mică unitate funcțională. Un triplet este cea mai mică unitate structurală a codului genetic. Este format din trei nucleotide. Un codon este cea mai mică unitate funcțională a codului genetic. De obicei, tripleții de ARNm sunt numiți codoni. În codul genetic, un codon îndeplinește mai multe funcții. În primul rând, funcția sa principală este aceea de a codifica un singur aminoacid. În al doilea rând, codonul poate să nu codifice pentru un aminoacid, dar, în acest caz, îndeplinește o altă funcție (vezi mai jos). După cum se poate vedea din definiție, un triplet este un concept care caracterizează elementar unitate structurală cod genetic (trei nucleotide). Codon – caracterizează unitate semantică elementară genom - trei nucleotide determină atașarea unui aminoacid la lanțul polipeptidic.

Unitatea structurală elementară a fost mai întâi descifrată teoretic, iar apoi existența ei a fost confirmată experimental. Într-adevăr, 20 de aminoacizi nu pot fi codificați cu una sau două nucleotide deoarece dintre acestea din urmă sunt doar 4. Trei din patru nucleotide dau 4 3 = 64 de variante, ceea ce acoperă mai mult decât numărul de aminoacizi disponibili în organismele vii (vezi Tabelul 1).

Cele 64 de combinații de nucleotide prezentate în tabel au două caracteristici. În primul rând, dintre cele 64 de variante triplete, doar 61 sunt codoni și codifică orice aminoacid; ele sunt numite codoni de sens. Trei tripleți nu codifică

Tabelul 1.

Codoni ARN mesager și aminoacizi corespunzători

FUNDAȚIA KODONOV

Prostii

Prostii

Prostii

Meth

Arbore

aminoacizii a sunt semnale de oprire care indică sfârșitul translației. Există trei astfel de tripleți - UAA, UAG, UGA, ele sunt numite și „fără sens” (codoni aiurea). Ca rezultat al unei mutații, care este asociată cu înlocuirea unei nucleotide într-un triplet cu altul, un codon nonsens poate apărea dintr-un codon sens. Acest tip de mutație se numește mutație aiurea. Dacă un astfel de semnal de oprire se formează în interiorul genei (în partea sa de informații), atunci în timpul sintezei proteinelor în acest loc, procesul va fi întrerupt constant - va fi sintetizată doar prima parte a proteinei (înainte de semnalul de oprire). O persoană cu această patologie va experimenta o lipsă de proteine ​​și va experimenta simptome asociate cu această deficiență. De exemplu, acest tip de mutație a fost identificat în gena care codifică lanțul beta al hemoglobinei. Se sintetizează un lanț scurt de hemoglobină inactiv, care este distrus rapid. Ca rezultat, se formează o moleculă de hemoglobină lipsită de lanț beta. Este clar că este puțin probabil ca o astfel de moleculă să-și îndeplinească pe deplin sarcinile. Apare o boală gravă care se dezvoltă ca anemie hemolitică (talasemie beta-zero, din cuvântul grecesc „Thalas” - Marea Mediterană, unde a fost descoperită prima dată această boală).

Mecanismul de acțiune al codonilor stop diferă de mecanismul de acțiune al codonilor de sens. Acest lucru rezultă din faptul că pentru toți codonii care codifică aminoacizi, s-au găsit ARNt-uri corespunzătoare. Nu s-au găsit ARNt pentru codonii nonsens. În consecință, ARNt nu ia parte la procesul de oprire a sintezei proteinelor.

CodonAUG (uneori GUG în bacterii) nu numai că codifică aminoacizii metionină și valină, dar sunt șiinițiator de difuzare .

b. Degenerare sau redundanță.

61 din cei 64 de tripleți codifică 20 de aminoacizi. Acest exces de trei ori al numărului de tripleți față de numărul de aminoacizi sugerează că pot fi utilizate două opțiuni de codare în transferul de informații. În primul rând, nu toți cei 64 de codoni pot fi implicați în codificarea a 20 de aminoacizi, dar numai 20 și, în al doilea rând, aminoacizii pot fi codificați de mai mulți codoni. Cercetările au arătat că natura a folosit această ultimă opțiune.

Preferința lui este evidentă. Dacă din 64 de tripleți variante doar 20 ar fi implicați în codificarea aminoacizilor, atunci 44 de tripleți (din 64) ar rămâne necodificatori, adică. fără sens (codoni aiurea). Anterior, am subliniat cât de periculos este pentru viața unei celule să transforme un triplet de codare ca urmare a unei mutații într-un codon fără sens - acest lucru perturbă semnificativ funcționarea normală a ARN polimerazei, ducând în cele din urmă la dezvoltarea bolilor. În prezent, trei codoni din genomul nostru sunt o prostie, dar acum imaginați-vă ce s-ar întâmpla dacă numărul de codoni nonsens ar crește de aproximativ 15 ori. Este clar că într-o astfel de situație tranziția codonilor normali la codoni nonsens va fi nemăsurat mai mare.

Un cod în care un aminoacid este codificat de mai multe triplete se numește degenerat sau redundant. Aproape fiecare aminoacid are mai mulți codoni. Astfel, aminoacidul leucina poate fi codificat de șase tripleți - UUA, UUG, TSUU, TsUC, TsUA, TsUG. Valina este codificată de patru tripleți, fenilalanina de două și numai triptofan și metionină codificat de un codon. Proprietatea care este asociată cu înregistrarea aceleiași informații cu simboluri diferite este numită degenerare.

Numărul de codoni desemnați pentru un aminoacid se corelează bine cu frecvența de apariție a aminoacidului în proteine.

Și cel mai probabil acest lucru nu este întâmplător. Cu cât frecvența de apariție a unui aminoacid într-o proteină este mai mare, cu atât codonul acestui aminoacid este mai des reprezentat în genom, cu atât este mai mare probabilitatea de deteriorare a acestuia de către factorii mutageni. Prin urmare, este clar că un codon mutant are o șansă mai mare de a codifica același aminoacid dacă este foarte degenerat. Din această perspectivă, degenerarea codului genetic este un mecanism care protejează genomul uman de deteriorare.

Trebuie remarcat faptul că termenul de degenerare este folosit în genetica moleculară într-un alt sens. Astfel, cea mai mare parte a informațiilor dintr-un codon este conținută în primele două nucleotide; baza din poziția a treia a codonului se dovedește a fi de mică importanță. Acest fenomen se numește „degenerarea bazei a treia”. Ultima caracteristică minimizează efectul mutațiilor. De exemplu, se știe că funcția principală a globulelor roșii este de a transporta oxigenul de la plămâni la țesuturi și dioxidul de carbon de la țesuturi la plămâni. Această funcție este îndeplinită de pigmentul respirator - hemoglobina, care umple întreaga citoplasmă a eritrocitei. Este format dintr-o parte proteică - globină, care este codificată de gena corespunzătoare. Pe lângă proteine, molecula de hemoglobină conține hem, care conține fier. Mutațiile genelor globinei duc la apariția diferitelor variante de hemoglobine. Cel mai adesea, mutațiile sunt asociate cu înlocuirea unei nucleotide cu alta și apariția unui nou codon în genă, care poate codifica un nou aminoacid în lanțul polipeptidic al hemoglobinei. Într-un triplet, ca urmare a mutației, orice nucleotidă poate fi înlocuită - prima, a doua sau a treia. Sunt cunoscute câteva sute de mutații care afectează integritatea genelor globinei. Aproape 400 dintre care sunt asociate cu înlocuirea unui singur nucleotid într-o genă și înlocuirea corespunzătoare a aminoacizilor într-o polipeptidă. Dintre acestea numai 100 înlocuirile duc la instabilitatea hemoglobinei și diferite tipuri de boli de la ușoare până la foarte severe. 300 (aproximativ 64%) mutații de substituție nu afectează funcția hemoglobinei și nu duc la patologie. Unul dintre motivele pentru aceasta este „degenerarea bazei a treia” menționată mai sus, când o înlocuire a celei de-a treia nucleotide într-un triplet care codifică serină, leucină, prolină, arginină și alți alți aminoacizi duce la apariția unui codon sinonim. care codifică același aminoacid. O astfel de mutație nu se va manifesta fenotipic. În schimb, orice înlocuire a primei sau celei de-a doua nucleotide într-un triplet în 100% din cazuri duce la apariția unei noi variante de hemoglobină. Dar chiar și în acest caz, este posibil să nu existe tulburări fenotipice severe. Motivul pentru aceasta este înlocuirea unui aminoacid din hemoglobină cu altul similar cu primul în proprietăți fizico-chimice. De exemplu, dacă un aminoacid cu proprietăți hidrofile este înlocuit cu un alt aminoacid, dar cu aceleași proprietăți.

Hemoglobina este formată din grupul porfirinei de fier de hem (moleculele de oxigen și dioxid de carbon sunt atașate la acesta) și proteine ​​- globină. Hemoglobina adultă (HbA) conține două identice-lanturi si doua-lanţuri. Moleculă- lanțul conține 141 de resturi de aminoacizi,-lanț - 146,- Și-lanţurile diferă în multe resturi de aminoacizi. Secvența de aminoacizi a fiecărui lanț de globină este codificată de propria sa genă. Codificarea genelor- lanțul este situat în brațul scurt al cromozomului 16,-genă - în brațul scurt al cromozomului 11. Substituție în codificarea genei-lantul hemoglobinei din primul sau al doilea nucleotid duce aproape intotdeauna la aparitia de noi aminoacizi in proteina, perturbarea functiilor hemoglobinei si consecinte grave pentru pacient. De exemplu, înlocuirea „C” într-unul dintre tripleții CAU (histidină) cu „Y” va duce la apariția unui nou triplet UAU, care codifică un alt aminoacid - tirozină. Fenotipic, aceasta se va manifesta într-o boală severă.. A înlocuire similară în poziția 63-lantul polipeptidei histidinei la tirozina va duce la destabilizarea hemoglobinei. Se dezvoltă boala methemoglobinemie. Înlocuirea, ca urmare a mutației, a acidului glutamic cu valină în poziția a 6-a-lantul este cauza celei mai severe boli - drepanemia. Să nu continuăm lista tristă. Să remarcăm doar că la înlocuirea primelor două nucleotide poate apărea un aminoacid cu proprietăți fizico-chimice asemănătoare celui precedent. Astfel, înlocuirea celei de-a doua nucleotide într-unul dintre tripleții care codifică acidul glutamic (GAA) în-lanțul cu „U” duce la apariția unui nou triplet (GUA), care codifică valina, iar înlocuirea primei nucleotide cu „A” formează tripletul AAA, care codifică aminoacidul lizină. Acidul glutamic și lizina sunt similare ca proprietăți fizico-chimice - ambele sunt hidrofile. Valina este un aminoacid hidrofob. Prin urmare, înlocuirea acidului glutamic hidrofil cu valină hidrofobă modifică semnificativ proprietățile hemoglobinei, ceea ce duce în cele din urmă la dezvoltarea anemiei cu celule falciforme, în timp ce înlocuirea acidului glutamic hidrofil cu lizină hidrofilă schimbă funcția hemoglobinei într-o măsură mai mică - pacienții dezvoltă o formă ușoară. de anemie. Ca urmare a înlocuirii celei de-a treia baze, noul triplet poate codifica aceiași aminoacizi ca și precedentul. De exemplu, dacă în tripletul CAC uracilul a fost înlocuit cu citozină și a apărut un triplet CAC, atunci practic nu vor fi detectate modificări fenotipice la om. Acest lucru este de înțeles, pentru că ambele triplete codifică același aminoacid – histidina.

În concluzie, este oportun să subliniem că degenerarea codului genetic și degenerarea bazei a treia din punct de vedere biologic general sunt mecanisme de protecție care sunt inerente evoluției în structura unică a ADN-ului și ARN-ului.

V. Neambiguitate.

Fiecare triplet (cu excepția prostiilor) codifică doar un aminoacid. Astfel, în direcția codon - aminoacid codul genetic este lipsit de ambiguitate, în direcția aminoacid - codon este ambiguu (degenerat).

Fără ambiguitate

Codonul aminoacidului

Degenerat

Și în acest caz, necesitatea lipsei de ambiguitate în codul genetic este evidentă. Într-o altă opțiune, la traducerea aceluiași codon, în lanțul proteic ar fi inserați diferiți aminoacizi și, ca urmare, s-ar forma proteine ​​cu structuri primare diferite și funcții diferite. Metabolismul celular ar trece la modul de operare „o genă – mai multe polipeptide”. Este clar că într-o astfel de situație funcția de reglare a genelor s-ar pierde complet.

g. Polaritatea

Citirea informațiilor din ADN și ARNm are loc doar într-o singură direcție. Polaritatea este importantă pentru definirea structurilor de ordin superior (secundar, terțiar etc.). Mai devreme am vorbit despre modul în care structurile de ordin inferior determină structurile de ordin superior. Structura terțiară și structurile de ordin superior în proteine ​​se formează de îndată ce lanțul de ARN sintetizat părăsește molecula de ADN sau lanțul polipeptidic părăsește ribozomul. În timp ce capătul liber al unui ARN sau polipeptidă capătă o structură terțiară, celălalt capăt al lanțului continuă să fie sintetizat pe ADN (dacă ARN-ul este transcris) sau pe un ribozom (dacă este transcris o polipeptidă).

Prin urmare, procesul unidirecțional de citire a informațiilor (în timpul sintezei ARN-ului și proteinei) este esențial nu numai pentru determinarea secvenței de nucleotide sau aminoacizi din substanța sintetizată, ci și pentru determinarea strictă a secundare, terțiare etc. structurilor.

d. Nesuprapunere.

Codul poate fi suprapus sau fără suprapunere. Majoritatea organismelor au un cod care nu se suprapune. Codul suprapus se găsește în unele fagi.

Esența unui cod care nu se suprapun este că o nucleotidă a unui codon nu poate fi simultan o nucleotidă a altui codon. Dacă codul s-ar suprapune, atunci secvența de șapte nucleotide (GCUGCUG) ar putea codifica nu doi aminoacizi (alanina-alanina) (Fig. 33, A) ca în cazul unui cod care nu se suprapun, ci trei (dacă există o nucleotidă în comun) (Fig. 33, B) sau cinci (dacă două nucleotide sunt comune) (vezi Fig. 33, C). În ultimele două cazuri, o mutație a oricărei nucleotide ar duce la o încălcare a secvenței de doi, trei etc. aminoacizi.

Cu toate acestea, s-a stabilit că o mutație a unei nucleotide perturbă întotdeauna includerea unui aminoacid într-o polipeptidă. Acesta este un argument semnificativ că codul nu se suprapune.

Să explicăm acest lucru în Figura 34. Liniile aldine arată tripleți care codifică aminoacizi în cazul codului care nu se suprapun și se suprapune. Experimentele au arătat în mod clar că codul genetic nu se suprapune. Fără a intra în detalii ale experimentului, observăm că dacă înlocuiți a treia nucleotidă din secvența de nucleotide (vezi Fig. 34)U (marcat cu un asterisc) la altceva:

1. Cu un cod care nu se suprapune, proteina controlată de această secvență ar avea o substituție a unui (prim) aminoacid (marcat cu asteriscuri).

2. Cu un cod suprapus în opțiunea A, ar avea loc o substituție în doi (primul și al doilea) aminoacizi (marcați cu asteriscuri). În cadrul opțiunii B, înlocuirea ar afecta trei aminoacizi (marcați cu asteriscuri).

Cu toate acestea, numeroase experimente au arătat că atunci când o nucleotidă din ADN este întreruptă, întreruperea proteinei afectează întotdeauna doar un aminoacid, ceea ce este tipic pentru un cod care nu se suprapune.

GZUGZUG GZUGZUG GZUGZUG

GCU GCU GCU UGC GCU GCU GCU UGC GCU GCU GCU

*** *** *** *** *** ***

Alanin - Alanin Ala - Cis - Ley Ala - Ley - Ley - Ala - Ley

A B C

Cod care nu se suprapune Cod care nu se suprapune

Orez. 34. O diagramă care explică prezența unui cod care nu se suprapune în genom (explicație în text).

Nesuprapunerea codului genetic este asociată cu o altă proprietate - citirea informațiilor începe dintr-un anumit punct - semnalul de inițiere. Un astfel de semnal de inițiere în ARNm este codonul care codifică metionina AUG.

Trebuie remarcat faptul că oamenii au încă un număr mic de gene care deviază de la regula generalași se suprapun.

e. Compactitate.

Nu există semne de punctuație între codoni. Cu alte cuvinte, tripleții nu sunt separați unul de celălalt, de exemplu, printr-o singură nucleotidă fără sens. Absența „semnelor de punctuație” în codul genetic a fost dovedită în experimente.

și. Versatilitate.

Codul este același pentru toate organismele care trăiesc pe Pământ. Dovada directă a universalității codului genetic a fost obținută prin compararea secvențelor de ADN cu secvențele de proteine ​​corespunzătoare. S-a dovedit că toți genomii bacterieni și eucarioți folosesc aceleași seturi de valori de cod. Sunt excepții, dar nu multe.

Primele excepții de la universalitatea codului genetic s-au găsit în mitocondriile unor specii de animale. Aceasta se referă la codonul terminator UGA, care se citește la fel ca codonul UGG, care codifică aminoacidul triptofan. Au fost găsite și alte abateri mai rare de la universalitate.

MZ. Codul genetic este un sistem de înregistrare a informațiilor ereditare în moleculele de acid nucleic, bazat pe o anumită alternanță a secvențelor de nucleotide din ADN sau ARN care formează codoni,

corespunzător aminoacizilor din proteine.Codul genetic are mai multe proprietăți.

FSBEI HPE „Penza Universitate de stat"

Institutul Pedagogic numit după. V.G. Belinsky

Departamentul „Biologie generală și biochimie”


Lucru de curs

la disciplina „Biologie”

pe tema „Codificarea și implementarea informațiilor biologice într-o celulă, codul genetic și proprietățile sale”


Penza 2014



Introducere

Proprietățile generale ale materialului genetic și nivelurile de organizare a aparatului genetic

3. Proprietățile genelor

4.2 Acid ribonucleic

6. O metodă de înregistrare a informațiilor genetice într-o moleculă de ADN. Codul biologic și proprietățile acestuia

6.2 Replicarea unei molecule de ADN

6.4 Biosinteza proteinelor în celulă

Concluzie

proteina genetică de biosinteză a acidului dezoxiribonucleic


Introducere


În primul rând, întreaga diversitate a vieții este determinată de diversitatea moleculelor de proteine ​​care îndeplinesc diferite funcții în celule. functii biologice. Unicitatea fiecărei celule constă în unicitatea proteinelor sale. Celule care îndeplinesc diverse funcții și sunt capabile să-și sintetizeze propriile proteine ​​folosind informații care sunt scrise în molecula de ADN.

Una dintre dovezile rolului ADN-ului în transmiterea informațiilor ereditare au fost experimentele privind transformarea bacteriilor. F. Griffith (1928).

A doua dovada a rolului ADN-ului in transmiterea informatiilor ereditare a fost obtinuta de N. Zinder si J. Lederberg. În 1952 au descris fenomenul de transducție.

Dovada că acizii nucleici, și nu proteinele, sunt purtători de informații genetice au fost experimentele lui X. Frenkel-Konrath (1950). Astfel, odată cu descoperirea fenomenelor de transformare, transducție și experimentele lui Frenkel-Konrath s-a dovedit rolul acizilor nucleici în transmiterea informațiilor ereditare.

În 1941, G. Beadle și E. Tatum au stabilit că genele sunt responsabile de formarea enzimelor care, prin metabolismul celular, influențează dezvoltarea caracteristicilor morfologice și fiziologice.

În 1951, E. Chargaff a descoperit fenomenul de complementaritate a bazelor azotate în molecula de ADN (regula lui Chargaff), arătând că cantitatea de adenină este întotdeauna egală cu cantitatea de timină, iar cantitatea de guanină este egală cu cantitatea de citozină. .

În 1953, J. Watson, F. Crick și M. Wilkins au propus un model al structurii moleculei de ADN, care este un dublu helix.

Astfel, la începutul anilor 50 s-a dovedit că unitatea materială a eredității și variabilității este o genă, care are o anumită organizare structurală și funcțională. Funcțiile primare ale genelor sunt stocarea și transmiterea informațiilor genetice. Transferul de informații genetice are loc de la ADN la ADN în timpul replicării ADN-ului. F. Crick (1958) a numit această cale de transfer de informații de la ADN la ARNm și proteine ​​dogma centrală a biologiei moleculare.

În anii 60 Lucrările lui M. Nirenberg, S. Ochoa, X. Korana și alții au descifrat complet codul genetic și au stabilit corespondența tripleților de nucleotide dintr-o moleculă de acid nucleic cu anumiți aminoacizi.

În anii 70 Metodele de inginerie genetică au început să fie dezvoltate în mod activ, făcând posibilă schimbarea intenționată a proprietăților ereditare ale organismelor vii.

Până la sfârșitul secolului al XX-lea, datorită noilor tehnologii genetice moleculare, a devenit posibilă determinarea secvențelor de nucleotide din moleculele de ADN ale genomurilor diferitelor organisme (citirea textelor ADN). Textele ADN ale genomului uman, reprezentate de un total de 3 miliarde de perechi de baze, au fost citite în mare parte până în 2001. Direcția științifică și practică a biologiei moleculare, care vizează determinarea secvențelor de nucleotide ale moleculelor de ADN, se numește genomică.


1. Proprietăţile generale ale materialului genetic şi nivelurile de organizare a aparatului genetic


Unitatea funcțională elementară a aparatului genetic, care determină posibilitatea dezvoltării unei caracteristici separate a unei celule sau organism dintr-o specie dată, este gena - (înclinație ereditară, după G. Mendel). Transmiterea genelor într-o serie de generații de celule sau organisme realizează continuitatea materială - moștenirea de către descendenți a caracteristicilor părinților lor.O trăsătură este înțeleasă ca o unitate de discreție morfologică, fiziologică, biochimică, imunologică, clinică și orice altă discreție a organismelor. (celule), adică o calitate sau o proprietate separată prin care se deosebesc unele de altele.

Cele mai multe dintre caracteristicile de mai sus ale organismelor sau celulelor aparțin categoriei de caracteristici complexe, a căror formare necesită sinteza multor substanțe, în primul rând proteine ​​cu proprietăți specifice enzimelor, imunoproteinelor, proteinelor structurale, contractile, de transport și a altor proteine. Proprietățile unei molecule de proteină sunt determinate de secvența de aminoacizi a lanțului său polipeptidic, care este direct determinată de secvența de nucleotide din ADN-ul genei corespunzătoare și este o caracteristică elementară sau simplă.

Proprietățile de bază ale unei gene ca unitate funcțională a aparatului genetic sunt determinate de organizarea sa chimică.


2. Organizarea chimică a genei


Cercetările care vizează elucidarea naturii chimice a materialului ereditar au demonstrat în mod irefutat că substratul material al eredității și variabilității sunt acizii nucleici, care au fost descoperiți de F. Miescher (1868) în nucleele celulelor puroiului. Acizii nucleici sunt macromolecule, adică. au o greutate moleculară mare. Aceștia sunt polimeri formați din monomeri nucleotidici, incluzând trei componente: zahăr (pentoză), fosfat și bază azotată (purină sau pirimidină). O bază de azot (adenină, guanină, citozină, timină sau uracil) este atașată la primul atom de carbon din molecula de pentoză C-1, iar un fosfat este atașat la al cincilea atom de carbon C-5 folosind o legătură ester; al treilea atom de carbon C-3 are întotdeauna o grupare hidroxil-OH.Unirea nucleotidelor într-o macromoleculă de acid nucleic are loc prin interacțiunea fosfatului unei nucleotide cu hidroxilul altuia astfel încât între ele se stabilește o legătură fosfodiesterică. ca urmare, se formează un lanț polinucleotidic.Colatul principal al lanțului este format din molecule alternante de fosfat și zahăr.Una dintre bazele azotate enumerate mai sus este atașată de moleculele de pentoză în poziția C-1).Ansamblul lanțului de polinucleotide este purtat. cu participarea enzimei polimerazei, care asigură atașarea grupării fosfat a următoarei nucleotide la gruparea hidroxil situată la poziția 3", a nucleotidei precedente. Datorită specificității remarcate a acțiunii respectivei enzime, creșterea lanțului de polinucleotide are loc doar la un capăt: unde hidroxilul liber este situat în poziția 3”. Începutul lanțului poartă întotdeauna o grupare fosfat la poziția 5". Acest lucru ne permite să distingem capetele de 5" și 3" în el.

Printre acizii nucleici, există două tipuri de compuși: acidul dezoxiribonucleic (ADN) și acidul ribonucleic (ARN). Un studiu al compoziției principalilor purtători de material ereditar — cromozomii — a constatat că componenta lor cea mai stabilă din punct de vedere chimic este ADN-ul, care reprezintă substratul eredității și variabilității.


3. Proprietățile genelor


Genele se caracterizează prin anumite proprietăți: specificitate, integritate și discretitate, stabilitate și labilitate, pleiotropie, expresivitate și penetranță.Specificitatea unei gene constă în faptul că fiecare genă structurală are doar propria sa ordine de nucleotide și determină sinteza unei anumite gene. polipeptidă, ARNr sau ARNt.Integritatea genei constă în faptul că, la programarea sintezei unei polipeptide, aceasta acționează ca o unitate indivizibilă, schimbare în care duce la modificarea moleculei polipeptidei. Gena ca unitate funcțională este indivizibilă.Discreția genei este determinată de prezența subunităților în ea. În prezent, subunitatea structurală minimă a unei gene este considerată a fi o pereche de nucleotide complementare, iar unitatea funcțională minimă este un codon.Genele sunt relativ stabile și se modifică (mutează) rar. Frecvența mutației spontane a unei gene este de aproximativ 1-10-5 pe generație.

Capacitatea unei gene de a se schimba (muta) se numește labilitate.Genele, de regulă, au un efect pleiotrop (multiplu), atunci când o genă este responsabilă pentru manifestarea mai multor trăsături. Acest fenomen, în special, se observă în unele enzimopatii și malformații congenitale multiple, de exemplu, în sindromul Marfan.


4. Structura și funcțiile ADN-ului și ARN-ului


Termenul de acizi nucleici a fost propus de chimistul german R. Altmann în 1889 după ce acești compuși au fost descoperiți în 1868. doctorul elvețian F. Miescher. A extras celulele pneumococului purulent cu acid clorhidric diluat timp de câteva săptămâni și a obținut material nuclear aproape pur în rest, numindu-l nucleină (din latinescul nucleu - nucleu). Acizi nucleici - ADN (acid dezoxiribonucleic) și ARN (acid ribonucleic).


1 Acid dezoxiribonucleic


Moleculele de ADN (acid dezoxiribonucleic) sunt cei mai mari biopolimeri; monomerul lor este o nucleotidă. Este format din reziduuri a trei substanțe: o bază azotată, carbohidratul dezoxiriboză și acid fosforic. Există patru nucleotide cunoscute implicate în formarea moleculei de ADN, care diferă unele de altele prin bazele lor azotate. Cele două baze azotate citozină și timină sunt derivați de pirimidină. Adenina și guanina sunt clasificate ca derivați de purină. Numele fiecărei nucleotide reflectă numele bazei azotate. Se disting nucleotide: citidil (C), timidil (T), adenil (A), guanil (G). Conexiunea nucleotidelor dintr-o catenă de ADN are loc prin carbohidratul unei nucleotide și restul de acid fosforic al celei vecine. Conform modelului ADN, ambele fire se răsucesc împreună în jurul unei axe comune. Cele două catene ale moleculei sunt ținute împreună prin legături de hidrogen care apar între bazele lor complementare de azot. Adenina este complementară cu timină, iar guanina este complementară cu citozină.Între adenină și timină apar două legături de hidrogen și trei între guanină și citozină.

ADN-ul este situat în nucleu, unde, împreună cu proteinele, formează structuri liniare - cromozomi. Cromozomii sunt clar vizibili la microscopie în timpul diviziunii nucleare; in interfaza sunt despiralizate.

ADN-ul se găsește în mitocondrii și plastide (cloroplaste și leucoplaste), unde moleculele lor formează structuri inelare. ADN-ul circular este prezent și în celulele organismelor prenucleare.

ADN-ul este capabil de auto-duplicare (reduplicare). Aceasta are loc într-o anumită perioadă a ciclului de viață al celulei, numită sintetică. Reduplicarea permite structurii ADN-ului să rămână constantă. Dacă, sub influența diferiților factori în timpul procesului de replicare, în molecula de ADN apar modificări în numărul și ordinea nucleotidelor, atunci apar mutații.

Funcția principală a ADN-ului este stocarea informațiilor ereditare conținute în secvența de nucleotide care formează molecula acestuia și transmiterea acestor informații către celulele fiice. Posibilitatea de transmitere a informațiilor ereditare de la celulă la celulă este asigurată de capacitatea cromozomilor de a se diviza în cromatide cu reduplicarea ulterioară a moleculei de ADN.ADN-ul conține toate informațiile despre structura și activitatea celulelor, caracteristicile fiecărei celule și organism. ca un intreg, per total. Această informație se numește genetică.Molecula de ADN codifică informații genetice despre secvența de aminoacizi dintr-o moleculă de proteină. Transmiterea și implementarea informațiilor se realizează în celulă cu participarea acizilor ribonucleici.


2 Acid ribonucleic


Acizii ribonucleici vin în mai multe tipuri. Există ARN ribozomal, de transport și mesager. Nucleotida ARN constă dintr-o bază azotată (adenină, guanină, citozină și uracil), un carbohidrat - riboză și un reziduu de acid fosforic. Moleculele de ARN sunt monocatenar.

ARN-ul ribozomal (r-ARN) în combinație cu proteina face parte din ribozomi, R-ARN reprezintă 80% din tot ARN-ul din celulă. Sinteza proteinelor are loc pe ribozomi. ARN mesager (i-ARN) reprezintă de la 1 până la 10% din tot ARN-ul din celulă. În structură, i-ARN este complementar cu secțiunea moleculei de ADN care transportă informații despre sinteza unui proteine ​​specifice. Lungimea ARNm depinde de lungimea secțiunii de ADN din care au fost citite informațiile. I-ARN transportă informații despre sinteza proteinelor nucleare către citoplasmă.

ARN de transfer (ARNt) reprezintă aproximativ 10% din tot ARN-ul. Are un lanț scurt de nucleotide și este localizat în citoplasmă. T-ARN atașează anumiți aminoacizi și îi transportă la locul de sinteză a proteinelor la ribozomi. T-ARN are forma unui trefoil. La un capăt se află un triplet de nucleotide (anticodon) care codifică un aminoacid specific. La celălalt capăt se află un triplet de nucleotide de care este atașat un aminoacid.Cu complementaritatea tripletului t-ARN (anticodon) și tripletului ARNm (codon), aminoacidul ocupă un loc specific în molecula proteică.

ARN-ul se găsește în nucleol, în citoplasmă, în ribozomi, în mitocondrii și plastide.

Există un alt tip de ARN în natură. Acesta este ARN viral. La unii viruși îndeplinește funcția de stocare și transmitere a informațiilor ereditare. În alți virusuri, această funcție este îndeplinită de ADN-ul viral.


5. Dovezi pentru rolul genetic al acizilor nucleici


Experimentele lui Frederick Griffith 1928 Se știe că bacteria Pneutnococcus pneumoniae are mai multe forme. Virulența unei bacterii este determinată de prezența unei capsule mucopolizaharide situate pe suprafața celulei. Această capsulă protejează bacteria de influențele organismului gazdă. Ca rezultat, bacteriile multiplicate ucid animalul infectat. Bacteriile acestei tulpini (tulpina S) formează colonii netede. Formele avirulente de bacterii nu au capsulă protectoare și formează colonii aspre (tulpina R). Microbiologul Frederick Griffiths a injectat șoareci cu pneumococ viu din tulpină R împreună cu o tulpină S ucisă de temperatură ridicată (65°C) în 1928. După ceva timp, a reușit să izoleze pneumococii vii cu o capsulă de la șoarecii infectați. Astfel, s-a dovedit că proprietatea pneumococului ucis - capacitatea de a forma o capsulă - a fost transferată bacteriei vii, adică. s-a produs o transformare. Deoarece semnul prezenței unei capsule este ereditar, ar trebui să se presupune că o parte din substanța ereditară din bacteriile din tulpina S a fost transferată în celulele din tulpina R.

În 1944 O.T. Avery, K.M. McLeod și M. McCarthy au arătat că aceeași transformare a tipurilor pneumococice poate avea loc in vitro, adică. in vitro. Acești cercetători au stabilit existența unei substanțe speciale - „principiul de transformare” - un extract din celulele tulpinii S, îmbogățit cu ADN. După cum sa dovedit mai târziu, ADN-ul izolat din celulele tulpinii S și adăugat la cultura tulpinii R a transformat unele dintre celule în forma S. Celulele au transmis în mod persistent această proprietate în timpul reproducerii ulterioare. Tratamentul „factorului de transformare” cu ADNază, o enzimă care distruge ADN-ul, blochează transformarea. Aceste date au arătat pentru prima dată că materialul ereditar era ADN și nu proteina, așa cum se credea anterior.

d. Experimentul lui Alfred Hershey și Martha Chase După cum se știe, fagul T2 este un virus care infectează bacteria E. coli. particulele de fagi sunt absorbite pe suprafața exterioară a celulei, materialul lor pătrunde în interior și după aproximativ 20 de minute bacteria este lizată, eliberând un numar mare de particule de fagi - descendenți. În 1952, Alfred Hershey și Martha Chase au infectat bacterii cu fagi T2, care au fost marcați cu compuși radioactivi: ADN - cu 32P. Partea proteică a fagului este 35S. După infectarea bacteriilor cu fagi, prin centrifugare a fost posibilă izolarea a două fracții: învelișuri proteice goale ale fagului și bacterii infectate cu ADN fag. S-a dovedit că 80% din eticheta 35S a rămas în cochilii goale de fagi, iar 70% din eticheta 32P a rămas în bacteriile infectate. Fagii descendenți au primit doar aproximativ 1% din proteina originală marcată cu 35S, dar au detectat și aproximativ 30% din eticheta 32P. Rezultatele acestui experiment au arătat în mod direct că ADN-ul fagilor părinte pătrunde în bacterii și apoi devine o componentă a noilor particule de fagi în curs de dezvoltare.

Experimentele Frenkel-KonrathFrenkel-Konrath a lucrat cu virusul mozaicului tutunului (TMV). Acest virus conține ARN, nu ADN. Se știa că diferite tulpini ale virusului provoacă diferite modele de deteriorare a frunzelor de tutun. După schimbarea învelișului proteic, virusurile „deghizate” au provocat un model de leziune caracteristic tulpinii al cărei ARN a fost acoperit cu o proteină străină.

În consecință, nu numai ADN-ul, ci și ARN-ul pot servi ca purtător de informații genetice. Astăzi, există sute de mii de dovezi ale rolului genetic al acizilor nucleici. Cele trei de mai sus sunt clasice.


6. Metoda de înregistrare a informaţiei genetice într-o moleculă de ADN.Codul biologic şi proprietăţile acestuia


1 Niveluri de ambalare a materialului genetic


Helixul dublu al moleculei de ADN se combină cu proteinele histonice și non-histone, formând fibrile nucleoproteice. Lungimea acestor fibrile din setul diploid de cromozomi umani este de aproximativ 2 m, iar lungimea totală a tuturor cromozomilor în metafază este de aproximativ 150 μm. Este în general acceptat că fiecare cromatidă a unui cromozom conține o moleculă continuă de ADN. Ambalarea materialului genetic se realizează prin spiralizarea (condensarea) fibrilelor.

Primul nivel de ambalare a ADN-ului este nucleosomal. Nucleozomul este un cilindru (octamer) cu un diametru de 11 nm și o înălțime de 6 nm, care conține două molecule din fiecare dintre cele patru histone (H2A, H2B, H3, H4), în jurul căruia spirala dublă ADN formează aproximativ două spire. și trece la următorul cilindru. Lungimea fragmentului de ADN răsucit este de aproximativ 60 nm (aproximativ 200 de perechi de nucleotide). Filamentul de nucleozom astfel format are un diametru de aproximativ 13 nm. Lungimea moleculei de ADN scade de 5-7 ori. Nivelul nucleozomal de ambalare este detectat la microscopul electronic în timpul interfazei și mitozei.

Al doilea nivel de ambalare este solenoid (supernucleozomal). Firul nucleozomal se condensează, nucleozomii săi sunt legați încrucișați. histonă HI și se formează cu un diametru elice de aproximativ 25 nm. O tură a helixului conține 6-10 nucleozomi. Acest lucru scurtează firul de încă 6 ori. Nivelul supernucleozomal de ambalare este detectat la microscopul electronic atât în ​​cromozomii de interfază, cât și în cromozomi mitotici.

Cel de-al treilea nivel de ambalare este cromatida (buclă).Fișierul supernucleozomal se spiralează pentru a forma bucle și se îndoaie. Ea formează baza cromatidei și asigură nivelul cromatidei de ambalare. Se găsește în profază. Diametrul buclelor este de aproximativ 50 nm. Firul DNP (ADN + proteină) este scurtat de 10-20 de ori.

Al patrulea nivel de ambalare este nivelul cromozomului metafază. Cromatidele în metafază sunt încă capabile de spiralizare cu formarea de regiuni eucromatice (slab spiralizate) și heterocromatice (puternic spiralizate); scurtarea are loc cu un factor de 20. Cromozomii de metafază au o lungime de la 0,2 la 150 µm și un diametru de la 0,2 la 5,0 µm. Rezultatul general al condensului este o scurtare a catenei de ADN de 10.000 de ori.

Cromozomii celulelor procariote sunt molecule circulare de ADN care conțin aproximativ 5-106 perechi de nucleotide și formează complexe cu proteine ​​non-histone. Folosind metode speciale de distrugere a procariotelor, se poate constata că ADN-ul lor este asamblat în mărgele care se apropie de dimensiunea nucleozomilor eucarioți. Aceste margele sunt foarte labile, indicând interacțiuni slabe între ADN și proteine.

Natura condensării cromozomului procariot nu este în întregime clară, dar în general poate fi distinsă sub forma unei structuri compacte numită nucleoid. Celulele procariote (bacterii) conțin și molecule circulare de ADN dublu catenar constând din câteva mii de perechi de nucleotide, pe care le pot schimba cu alte bacterii. Aceste elemente plasmide genetice autonome sunt capabile să se replice indiferent de replicarea nucleoidului. Majoritatea plasmidelor conțin gene de rezistență la factorii antibacterieni. Moleculele de ADN în formă de inel se găsesc, de asemenea, în celulele eucariote în organele autoreplicabile (mitocondrii, plastide). Aceste molecule sunt mici și codifică un număr mic de proteine ​​necesare pentru funcțiile autonome ale organitelor. ADN-ul organelor nu este asociat cu histonele.


6.2 Replicarea unei molecule de ADN


Replicarea moleculelor de ADN are loc în perioada de sinteză a interfazei. Fiecare dintre cele două lanțuri ale moleculei părinte servește ca șablon pentru sinteza unui nou lanț conform principiului complementarității. După replicare, molecula de ADN conține o catenă mamă și o catenă fiică nou sintetizată (sinteza ADN-ului este semi-conservativă). Deoarece două lanțuri complementare dintr-o moleculă de ADN sunt direcționate în direcții opuse, iar ADN polimeraza se poate deplasa de-a lungul lanțurilor șablon numai de la capătul de 5" la capătul de 3", sinteza noilor lanțuri se desfășoară antiparalel (principiul antiparalel). sinteza unei noi molecule de ADN, este necesar ca vechea moleculă să fie despirată și alungită. Dar desfășurarea simultană a elicelor formate dintr-un număr mare de perechi de nucleotide (câteva milioane) este imposibilă. Prin urmare, replicarea începe în mai multe locuri din molecula de ADN. Secțiunea unei molecule de ADN de la începutul unei replici până la începutul alteia se numește replicon. Cromozomul bacterian conține un replicon. Cromozomul eucariot conține mulți repliconi în care dublarea moleculei de ADN are loc simultan. Un replicon are în mod necesar elemente de control: un punct de început la care replicarea este inițiată și un punct final la care replicarea se oprește. Locul în care are loc replicarea se numește furca de replicare. Furculița de replicare se deplasează de-a lungul moleculei de ADN de la punctul său de pornire (punctul de pornire) până la punctul final. Deoarece ADN polimeraza se poate mișca într-o singură direcție (5"-3"), ea poate construi treptat și continuu doar o nouă catenă a moleculei de ADN la fiecare bifurcătură de replicare. O altă moleculă de ADN fiică este sintetizată în secțiuni scurte separate de 150-200 de nucleotide (fragmente Okazaki) sub acțiunea ADN polimerazei care se deplasează în direcția opusă. Aceste secțiuni scurte ale lanțului polinucleotidic nou sintetizat al unui replicon sunt legate între ele de enzima ligaza. Acest principiu de sinteză a noilor lanțuri de ADN se numește discontinuu. Site-urile.filialelor. Moleculele de ADN sintetizate în repliconii vecini sunt, de asemenea, reticulate de către enzima ligaza. Întregul genom al unei celule este replicat o singură dată într-o perioadă de timp corespunzătoare unui ciclu mitotic.


6.3 Codul genetic și proprietățile acestuia


Structura proteinelor este determinată de setul și ordinea aminoacizilor din lanțurile lor peptidice. Această secvență de aminoacizi din peptide este criptată în moleculele de ADN folosind un cod biologic (genetic). Primitivitatea relativă a structurii ADN-ului, reprezentând alternarea doar a patru nucleotide diferite, a împiedicat de mult cercetătorii să considere acest compus ca un substrat material al eredității și variabilității, în care ar trebui criptate informații extrem de diverse.

Descifrarea completă a codului genetic a fost efectuată în anii 60. al secolului nostru. Dintre cei 64 de tripleți ADN posibil, 61 codifică diferiți aminoacizi; restul de 3 au fost numiți tripleți fără sens sau fără sens. Nu criptează aminoacizii și acționează ca semne de punctuație atunci când citesc informații ereditare. Acestea includ ATT, ACT, ATC. De remarcat este redundanța evidentă a codului, manifestată prin faptul că mulți aminoacizi sunt criptați de mai multe triplete. Această proprietate a codului triplet, numită degenerare, este foarte importantă, deoarece apariția unor modificări în structura moleculei de ADN, cum ar fi înlocuirea unei nucleotide în lanțul polinucleotidic, poate să nu schimbe semnificația tripletului. Noua combinație de trei nucleotide astfel formate codifică același aminoacid.

În procesul de studiu a proprietăților codului genetic a fost descoperită specificitatea acestuia. Fiecare triplet este capabil să codifice doar un aminoacid specific. Fapt interesant este corespondența completă a codului în diferite tipuri de organisme vii. O astfel de universalitate a codului genetic indică unitatea de origine a întregii diversități de forme vii de pe Pământ în procesul de evoluție biologică. Au fost găsite diferențe minore în codul genetic în ADN-ul mitocondrial al unor specii. Acest lucru nu contrazice în general poziția cu privire la universalitatea codului, dar mărturisește în favoarea unei anumite divergențe a evoluției acestuia în primele etape ale existenței vieții.

Descifrarea codului din ADN-ul mitocondriilor diferitelor specii a arătat că în toate cazurile ADN-ul mitocondrial conține caracteristică generală: tripletul ACC este citit ca ACC și, prin urmare, se transformă dintr-un triplet nonsens într-un cod pentru aminoacidul triptofan.Alături de tripletitate, degenerare, specificitate și universalitate, cele mai importante caracteristici ale codului genetic sunt continuitatea și nesuprapunerea acestuia. codoni în timpul citirii. Aceasta înseamnă că secvența de nucleotide este citită triplet cu triplet fără goluri, iar tripleții învecinați nu se suprapun unul pe altul, adică. Fiecare nucleotidă individuală face parte dintr-un singur triplet pentru un cadru de citire dat. Dovada codului genetic care nu se suprapune este înlocuirea unui singur aminoacid în peptidă atunci când se înlocuiește o nucleotidă în ADN. Dacă o nucleotidă este inclusă în mai multe triplete suprapuse, înlocuirea ei ar presupune înlocuirea a 2 - 3 aminoacizi în lanțul peptidic.

Astfel, codul genetic nu este un conglomerat aleatoriu de corespondențe între codoni și aminoacizi, ci un sistem de corespondențe foarte organizat susținut de mecanisme moleculare complexe.


4 Biosinteza proteinelor în celulă


Mediatorul în transferul de informații genetice (ordinea nucleotidelor) de la ADN la proteină este ARNm (ARN mesager). Se sintetizează în nucleu pe una dintre catenele de ADN după principiul complementarității după ruperea legăturilor de hidrogen dintre cele două catene (enzima ARN polimerază). Procesul de copiere a informațiilor de la ADN la ARNm se numește transcripție. ARNm sintetizat în acest mod (sinteza șablon) iese prin porii nucleului în citoplasmă și interacționează cu subunitatea mică a unuia sau mai multor ribozomi. Ribozomii uniți de o moleculă de ARNm se numesc polizomi. Fiecare ribozom al unui polizom sintetizează molecule de proteine ​​identice.

Următoarea etapă a biosintezei proteinelor este translația, translația secvenței de nucleotide din molecula de ARNm în secvența de aminoacizi din lanțul polipeptidic. ARN-urile de transfer (ARNt) aduc aminoacizi în ribozom. Molecula de ARNt este similară ca configurație cu o frunză de trifoi și are doi centri activi. La un capăt al moleculei se află un triplet de nucleotide libere, care se numește anticodon și corespunde unui aminoacid specific. Deoarece mulți aminoacizi sunt codificați de mai multe triplete, numărul de ARNt diferite este mult mai mare de 20 (au fost identificate 60). Al doilea loc activ este locul opus anticodonului de care este atașat aminoacidul. Există întotdeauna o guanină la capătul de 5" al moleculei de ARNt și o ondulație CCA la capătul de 3". Fiecare aminoacid este atașat la unul dintre ARNt-urile sale specifice folosind o formă specială a enzimei aminoacil-ARNt sintetaza și ATP. Ca rezultat, se formează un complex de aminoacid ARNt-aminoacil-ARNt, în care energia de legare dintre nucleotida terminală A (în tripletul CCA) și aminoacid este suficientă pentru formarea ulterioară a unei legături peptidice. Aminoacizii sunt transportați în subunitatea mare a ribozomului. În orice moment, există doi codoni și ARN în interiorul ribozomului: unul opus centrului aminoacil, al doilea opus centrului peptidil. Dacă anticodonul ARNt și centrul codonaminoacil sunt complementari, atunci ARNt și aminoacidul se deplasează în centrul peptidil (ribozomul se mișcă un triplet), aminoacidul este detașat de ARNt și atașat de aminoacidul precedent, iar ARNt părăsește ribozomul după următorul aminoacid. Același lucru se întâmplă cu al doilea ARNt și cu aminoacidul său. Astfel, molecula de polipeptidă este asamblată în deplină conformitate cu informațiile înregistrate pe ARNm. Există trei etape în procesul de traducere: inițierea, alungirea și terminarea. Inițierea (începutul translației) constă în legarea ribozomului siARN, pentru care la începutul moleculei de ARNm există un codon special de inițiere (AUG) și o anumită secvență de nucleotide care este responsabilă de legătura cu ribozomul. Alungirea (procesul de translație) include reacții de la formarea primei legături peptidice până la adăugarea ultimului aminoacid la molecula polipeptidică. În acest timp, ribozomul se deplasează de la primul la ultimul codon de pe ARNm. Terminarea (sfârșitul traducerii) se datorează prezenței codonilor de terminare (UAA, UAG, U GA), care opresc sinteza proteinelor; Ribozomul este separat de ARNm. Reglarea sintezei proteinelor la eucariote poate fi efectuată la nivelul transcripției și translației. Funcția de reglare este îndeplinită de proteinele cromozomiale (histone). Moleculele lor sunt încărcate pozitiv și se leagă ușor de fosfații încărcați negativ, influențând transcrierea anumitor gene folosind ARN polimeraza dependentă de ADN. Modificările histonelor (fosforilare, acetilare, metilare) slăbesc legarea lor de ADN și facilitează transcripția. Proteinele non-histone acide, prin legarea de anumite regiuni ale ADN-ului, facilitează, de asemenea, transcripția. Transcripția este, de asemenea, reglementată de ARN-uri nucleare cu greutate moleculară mică, care sunt în complex cu proteinele și pot activa selectiv genele. Sinteza proteinelor este îmbunătățită de diverși steroizi anabolizanți, insulină, precursori ai nucleotidelor și acizilor nucleici (inozină, orotat de potasiu). Inhibitorii sintezei proteinelor sunt antibioticele (rifamicine, olivomicina), unele medicamente antitumorale (vinblastina, vincristina, 5-fluorouracil), bazele azotate modificate si nucleozidele.

ÎN conditii de laborator Sinteza proteinelor necesită timp, efort și bani enormi. Într-o celulă, sinteza moleculelor de proteine ​​constând din sute sau mai mulți aminoacizi are loc în câteva secunde. Acest lucru se explică în primul rând prin principiul matricial al sintezei acizilor nucleici și proteinelor, care asigură secvența exactă a unităților monomerice din polimerii sintetizați. Dacă astfel de reacții ar avea loc ca urmare a ciocnirilor aleatorii ale moleculelor, ele ar proceda infinit lent. Impact semnificativ Enzimele influențează viteza și acuratețea tuturor reacțiilor de sinteză a proteinelor. Cu participarea enzimelor speciale, se sintetizează ADN și ARNm, aminoacizii sunt combinați cu ARNt etc. Procesul de sinteză a proteinelor necesită, de asemenea, multă energie. Astfel, energia unei molecule de ATP este consumată pentru a conecta fiecare aminoacid cu t-ARN. Vă puteți imagina câte molecule de ATP sunt descompuse în timpul sintezei unei proteine ​​de dimensiuni medii constând din câteva sute de aminoacizi.


Concluzie


Proprietățile biologice ale materiei vii sunt determinate de proprietățile combinate ale componentelor sale - materie bioorganică, energie chimică și informații moleculare. În acest sens, materia vie se supune nu numai tuturor legilor fizice și chimice cunoscute, ci și legilor informaționale. Este clar că materia bioorganică este baza materială pentru construcția oricărui sistem viu. În plus, macromoleculele și structurile biologice acționează și ca purtători de informații moleculare, prin urmare informațiile din structura unui lucru viu au o formă chimică de înregistrare. Datorită procesării și circulației informațiilor ereditare în procesul vieții, procesele biochimice și moleculare sunt controlate și reglate, iar entropia (dezorganizarea) sistemului viu este redusă. Doar resursele și tiparele informaționale permit materiei, energiei și informațiilor dintr-un sistem viu să circule, să se reînnoiască, să se reproducă și să creeze noi realități biologice. Autoguvernarea și schimbul de informații sunt cele mai esențiale caracteristici ale funcționării sistemelor vii. Prin urmare, în orice celule vii, fenomenele de codificare, stocare, recodificare, transmitere, procesare și utilizare a informațiilor genetice sunt cheia tuturor proceselor biologice.

Pe baza realizărilor biologiei moleculare, biochimiei și geneticii, în ultimele decenii s-a dezvoltat intens o nouă direcție în genetică, ingineria genetică, al cărei scop este de a construi structuri genetice după un plan prestabilit, de a crea organisme cu un nou program genetic prin transferul de informații genetice de la un organism la altul.

Ingineria genetică datează din 1973, când geneticienii Stanley Cohen și Herbert Boyer au introdus o nouă genă în bacteria Escherichia coli.

Din 1982, companiile din SUA, Japonia, Marea Britanie și alte țări produc insulină modificată genetic. Genele de insulină umană clonate au fost introduse într-o celulă bacteriană, unde a început sinteza unui hormon, pe care tulpinile microbiene naturale nu l-au sintetizat niciodată.

Aproximativ 200 de noi medicamente de diagnostic au fost deja introduse în practica medicală, iar peste 100 de substanțe medicinale modificate genetic sunt în stadiul de studiu clinic. Printre acestea se numără medicamentele care vindecă artroza, bolile cardiovasculare, unele procese tumorale și, eventual, chiar și SIDA. Dintre câteva sute de firme de inginerie genetică, 60% lucrează la producția de medicamente și diagnosticare.

În 1990, în Statele Unite a fost lansat Proiectul Genomului Uman, al cărui scop era să determine întregul an genetic al unei persoane. Un proiect în care rol important Geneticienii ruși au jucat și ei un rol și a fost finalizat în 2003. Ca rezultat al proiectului, 99% din genom a fost determinat cu o precizie de 99,99% (1 eroare la 10.000 de nucleotide). Finalizarea proiectului a adus deja rezultate practice, de exemplu, teste ușor de utilizat care fac posibilă determinarea predispoziției genetice la multe boli ereditare.

Din anii 1990, sute de laboratoare au efectuat cercetări privind utilizarea terapiei genice pentru tratarea bolilor. Astăzi știm că terapia genică poate trata diabetul, anemia, unele tipuri de cancer, boala Huntington și chiar arterele curate. În prezent, există peste 500 de studii clinice cu diferite tipuri de terapie genică.

Condițiile de mediu nefavorabile și o serie de alte motive similare fac ca tot mai mulți copii să se nască cu defecte ereditare grave. În prezent, sunt cunoscute 4.000 de boli ereditare, dintre care majoritatea nu au fost găsite moduri eficiente tratament.

Astăzi este posibil să se diagnosticheze multe boli genetice chiar și în stadiul de embrion sau făt. Deocamdată, nu poți încheia sarcina decât singură. stadiu timpuriuîn cazul unor defecte genetice grave, dar în curând va deveni posibilă corectarea codului genetic, corectând și optimizând genotipul copilului nenăscut. Acest lucru va evita complet bolile genetice și va îmbunătăți caracteristicile fizice, mentale și mentale ale copiilor.

Pe baza celor de mai sus, există motive convingătoare pentru a crede că legile și principiile generale ale codificării informațiilor au devenit nu numai fundamentele fundamentale ale Vieții, ci și, ulterior, au fost redescoperite de om și au fost utilizate pe scară largă în multe domenii ale omului. activitate.


Lista surselor de informare utilizate


1. Ayala F., Kaiger J. Genetica modernă. M.: Mir, 1988. T. 3.

2.Inginerie genetică. Articol. russia.ru/content/view/38/36/

Declarația Ministerului Apărării al Federației Ruse. Biologie. Manual. 1t. GEOTAR-Media (2013) 1290 p.

4. Zayats R.G., Rachkovskaya I.V. Fundamentele geneticii generale și medicale. Mn.: VSh, 1998.

5. Kalashnikov Yu. Ya., Controlul informațiilor asupra proceselor celulare .

6. Petukhov V.L., Korotkevich O.S., Stambekov S.Zh. Genetica. manual manual pentru elevii superioare manual Unități Novosibirsk: SemGPI, 2007. 628 p.

7. Polikarpova V.A. Inginerie genetică și probleme umane. Academie umaniste, editura TRTU, 1999. - 88 p.

8. Spirin A.S. Biologie moleculara. M.: Mai sus. şcoală 1990. 352 p.

Cebyshev N.V., Grineva G.G., Kozar M.V., Gulenkov S.I. Biologie (manual). - M.: VUNMTs, 2000.

Yarygin V.N., V.I. Vasileva, I.N. Volkov, V.V. Sinelytsikova. Biologie. Carte 1: Manual pentru medical specialist. Universități 2003.


Îndrumare

Ai nevoie de ajutor pentru a studia un subiect?

Specialiștii noștri vă vor consilia sau vă vor oferi servicii de îndrumare pe teme care vă interesează.
Trimiteți cererea dvs indicând subiectul chiar acum pentru a afla despre posibilitatea de a obține o consultație.

În orice celulă și organism, toate caracteristicile anatomice, morfologice și funcționale sunt determinate de structura proteinelor care le cuprind. Proprietatea ereditară a organismului este capacitatea de a sintetiza anumite proteine. Aminoacizii sunt localizați într-un lanț polipeptidic, de care depind caracteristicile biologice.
Fiecare celulă are propria sa secvență de nucleotide în lanțul polinucleotidic al ADN-ului. Acesta este codul genetic al ADN-ului. Prin intermediul acestuia se înregistrează informații despre sinteza anumitor proteine. Acest articol descrie ce este codul genetic, proprietățile și informațiile genetice ale acestuia.

Puțină istorie

Ideea că ar putea exista un cod genetic a fost formulată de J. Gamow și A. Down la mijlocul secolului al XX-lea. Ei au descris că secvența de nucleotide responsabilă pentru sinteza unui anumit aminoacid conține cel puțin trei unități. Mai târziu au demonstrat numărul exact de trei nucleotide (aceasta este o unitate de cod genetic), care a fost numit triplet sau codon. Există șaizeci și patru de nucleotide în total, deoarece molecula de acid în care apare ARN-ul este alcătuită din patru resturi de nucleotide diferite.

Ce este codul genetic

Metoda de codificare a secvenței proteinelor de aminoacizi datorită secvenței de nucleotide este caracteristică tuturor celulelor și organismelor vii. Acesta este codul genetic.
Există patru nucleotide în ADN:

  • adenina - A;
  • guanină - G;
  • citozină - C;
  • timină - T.

Ele sunt notate cu majuscule latine sau (în literatura de limbă rusă) litere rusești.
ARN-ul conține, de asemenea, patru nucleotide, dar una dintre ele este diferită de ADN:

  • adenina - A;
  • guanină - G;
  • citozină - C;
  • uracil - U.

Toate nucleotidele sunt aranjate în lanțuri, ADN-ul având o dublă helix și ARN-ul având o singură helix.
Proteinele sunt construite pe locul unde ele, situate într-o anumită secvență, îi determină proprietățile biologice.

Proprietățile codului genetic

Tripletate. O unitate de cod genetic este formată din trei litere, este triplet. Aceasta înseamnă că cei douăzeci de aminoacizi care există sunt codificați de trei nucleotide specifice numite codoni sau trilpeți. Există șaizeci și patru de combinații care pot fi create din patru nucleotide. Această cantitate este mai mult decât suficientă pentru a codifica douăzeci de aminoacizi.
Degenerare. Fiecare aminoacid îi corespunde mai mult de un codon, cu excepția metioninei și triptofanului.
Neambiguitate. Un codon codifică un aminoacid. De exemplu, în genă persoana sanatoasa cu informații despre ținta beta a hemoglobinei, tripletul GAG și GAA codifică A la toți cei cu boală secerantă, o nucleotidă este schimbată.
Coliniaritate. Secvența de aminoacizi corespunde întotdeauna secvenței de nucleotide pe care le conține gena.
Codul genetic este continuu și compact, ceea ce înseamnă că nu are semne de punctuație. Adică, începând de la un anumit codon, are loc citirea continuă. De exemplu, AUGGGUGTSUUAAUGUG va fi citit ca: AUG, GUG, TSUU, AAU, GUG. Dar nu AUG, UGG și așa mai departe sau orice altceva.
Versatilitate. Este același pentru absolut toate organismele terestre, de la oameni la pești, ciuperci și bacterii.

Masa

Nu toți aminoacizii disponibili sunt incluși în tabelul prezentat. Hidroxiprolina, hidroxilizină, fosfoserină, derivații de iod ai tirozinei, cistinei și altora sunt absenți, deoarece sunt derivați ai altor aminoacizi codificați de m-ARN și formați după modificarea proteinelor ca urmare a translației.
Din proprietățile codului genetic se știe că un codon este capabil să codifice un aminoacid. Excepția este codul genetic, care îndeplinește funcții suplimentare și codifică valina și metionina. ARNm, fiind la începutul codonului, se atașează t-ARN, care poartă formilmetiona. La terminarea sintezei, acesta este scindat și ia cu el restul de formil, transformându-se într-un reziduu de metionină. Astfel, codonii de mai sus sunt inițiatorii sintezei lanțului polipeptidic. Dacă nu sunt la început, atunci nu sunt diferite de ceilalți.

Informații genetice

Acest concept înseamnă un program de proprietăți care este transmis din strămoși. Este încorporat în ereditate ca cod genetic.
Codul genetic este realizat în timpul sintezei proteinelor:

  • ARN mesager;
  • ARNr ribozomal.

Informația este transmisă prin comunicare directă (ADN-ARN-proteină) și comunicare inversă (mediu-proteină-ADN).
Organismele îl pot primi, stoca, transmite și îl pot folosi cel mai eficient.
Transmisă prin moștenire, informațiile determină dezvoltarea unui anumit organism. Dar datorită interacțiunii cu mediu inconjurator reacția celui din urmă este distorsionată, din cauza căreia se produc evoluția și dezvoltarea. În acest fel, noi informații sunt introduse în organism.


Calculul legilor biologiei moleculare și descoperirea codului genetic au ilustrat necesitatea îmbinării geneticii cu teoria lui Darwin, pe baza căreia a apărut o teorie sintetică a evoluției - biologia neclasică.
Ereditatea, variabilitatea și selecție naturală Ideile lui Darwin sunt completate de selecția determinată genetic. Evoluția se realizează la nivel genetic prin mutații aleatorii și moștenirea celor mai valoroase trăsături care sunt cele mai adaptate mediului.

Decodificarea codului uman

În anii 90 a fost lansat Proiectul Genomului Uman, în urma căruia au fost descoperite fragmente de genom care conţin 99,99% din genele umane în două miimi. Fragmentele care nu sunt implicate în sinteza proteinelor și nu sunt codificate rămân necunoscute. Rolul lor rămâne deocamdată necunoscut.

Descoperit ultima dată în 2006, cromozomul 1 este cel mai lung din genom. Peste trei sute cincizeci de boli, inclusiv cancerul, apar ca urmare a tulburărilor și mutațiilor din acesta.

Rolul unor astfel de studii nu poate fi supraestimat. Când au descoperit care este codul genetic, s-a cunoscut în funcție de ce tipare are loc dezvoltarea, cum se formează structura morfologică, psihicul, predispoziția la anumite boli, metabolismul și defecte ale indivizilor.

LECȚIA PRACTICĂ Nr.6

SUBIECT: BAZELE MOLECULARE ALE MOȘTENIRII (eu)

Obiectivele lecției:

1) Familiarizați-vă cu teoria modernă a structurii genelor.

2) Studiați structura și proprietățile materialului ereditar (ADN, ARN).

3) Înțelegerea mecanismului de codificare și transmitere a informațiilor ereditare.

Cunostinte de baza:

1) De la un curs de biologie de liceu trebuie să ai idei generale despre structura și funcțiile acizilor nucleici și principiile de codificare a informațiilor ereditare.

Harta de studiu a lecției:

A) Întrebări de pregătire pentru lecție:

  • Evoluția ideilor despre genă (Joganson, Koltsov, Benzer, Watson, Crick, Dubinin, Serebrovsky).
  • Niveluri structurale și funcționale de organizare a materialului ereditar. Proprietățile generale ale materialului genetic.
  • Dovezi ale rolului ereditar al acizilor nucleici (transformare, transducție).
  • Organizarea chimică a materialului ereditar:

a) structura, proprietățile și funcțiile ADN-ului.

b) structura și funcțiile diferitelor tipuri de ARN.

  • Semnificația următoarelor secvențe de nucleotide:

unic;

b) cu un număr mediu de repetări;

c) cu un număr mare de repetări;

d) elemente genetice în mișcare.

  • Sistem de coduri ADN (lucrări de Nirenberg, Ochoa etc.). Proprietățile codului genetic.

B) O listă de literatură de bază și suplimentară pentru pregătirea lecției este furnizată pe site-ul web în secțiunea „Informații pentru studenți”.

D) Sarcini pentru activitatea educațională și de cercetare a studenților:

Exercitiul 1. Studierea regulilor de rezolvare a problemelor genetice pe tema lecției.

Familiarizați-vă cu exemple de rezolvare a unor probleme tipice folosind regula lui Chargaff.

Sarcina 1.

Studiile au arătat că 34% din numărul total de nucleotide ARNm sunt guanină, 18% sunt citozină. Determinați compoziția procentuală a bazelor azotate corespunzătoare ADN-ului dublu catenar.

Soluţie:

1) ARNm monocatenar corespunde catenei antisens a ADN-ului din compoziția bazelor citozină și guanină. În consecință, în catena de ADN antisens (5`-3`) raportul dintre nucleotidele de guanină și citozină este similar cu ARNm: G = 18% și C = 34%

2) Guanina și citozina din lanțul de ADN antisens formează legături complementare cu citozină și, respectiv, guanina, în sensul lanțului codogen, deci, lanțul antisens G (18%) = lanțul codogen C (18%); C al lanțului antisens (34%) = G al lanțului codogen (34%). Astfel, cantitatea de G + C din ADN-ul dublu catenar = 18% + 34% = 52%

3) Deoarece (A+T)+(G+C)=100%, atunci A+T=100%-52%=48%

4) Pentru că conform regulii lui Chargaff G=C și A=T, atunci în 52% din perechile guanină-citozină ½=26% este guanina și ½=26% este citozină. În consecință, în 48% din perechile adenină-timină, ½=24% este adenină și ½=24% este timină.

Răspuns: Într-o moleculă de ADN dublu catenar, 26% este guanină, 26% este citozină, 24% este adenină, 24% este timină.

Sarcina 2: Rezolvarea independentă a problemelor genetice.

Rezolvați singur următoarele probleme:

Sarcina 2.1.

În urma experimentelor, s-a stabilit că în molecula de ARNm ponderea adeninelor este de 30%, iar ponderea uracililor este de 12%. Determinați compoziția procentuală a bazelor azotate corespunzătoare ADN-ului dublu catenar.

Problema 2.3.

Pe un fragment al unuia dintre lanțurile de ADN, nucleotidele sunt aranjate în secvența:

5` TTTCTCTATCGTAT 3`

Desenați o diagramă a unei molecule de ADN dublu catenar. Explicați după ce semne ale construcției ADN-ului v-ați ghidat? Care este lungimea acestui segment de ADN în nm dacă fiecare nucleotidă are 0,34 nm în lungime? Câte nucleotide sunt în această secvență de ADN?

Problema 2.5.

Care este lungimea unei secțiuni a unei molecule de ADN care codifică o secțiune a unei polipeptide care conține 20 de aminoacizi dacă distanța ocupată de o nucleotidă este de 0,34 nm?

Problema 2.7.

Molecula de insulină este formată din 51 de resturi de aminoacizi. Câte nucleotide are regiunea ADN care codifică această proteină?

Problema 2.9.

Pe un fragment dintr-o catenă de ADN, nucleotidele sunt localizate în secvența:

A-A-G-T-C-T-A-C-G-T-A-T

Determinați procentul tuturor nucleotidelor din acest fragment de ADN și lungimea genei.

D) Întrebări pe tema pentru studiu independent:

  • Inginerie genetică. Posibilități de utilizare a realizărilor ingineriei genetice în medicină.

E) Abilități practice pe care elevul trebuie să le stăpânească pe tema lecției:

1) Rezolvarea problemelor tipice din biologia moleculară folosind regula lui Chargaff și proprietățile codului genetic.

Semnătura profesorului: ________________________________________________________________

07.04.2015 13.10.2015

În era nanotehnologiei și inovației în toate sferele vieții umane, trebuie să știți multe pentru încrederea în sine și comunicarea cu oamenii. Tehnologiile secolului XXI au ajuns foarte departe, de exemplu, în domeniul medicinei și al geneticii. În acest articol vom încerca să descriem în detaliu cel mai important pas al umanității în cercetarea ADN-ului.

Descrierea codului ADN

Ce este acest cod? Codul este degenerat de proprietăți genetice și geneticienii îl studiază. Toate ființele vii de pe planeta noastră sunt înzestrate cu acest cod. Definită științific ca o metodă de secvențiere proteică a aminoacizilor folosind un lanț de nucleotide.
Așa-numitul alfabet este format din patru baze, desemnate A, G, T, C:
A - adenina,
G – guanina,
T – timină,
C – citozină.
Lanțul de coduri este o spirală a elementelor de bază descrise mai sus compuse secvențial; se dovedește că fiecare pas al spiralei corespunde unei anumite litere.
Codul ADN este degenerat de proteinele care participă la compoziție și sunt formate din lanțuri. În care sunt implicate douăzeci de tipuri de aminoacizi. Aminoacizii codului revelator sunt numiți canonici, sunt aranjați într-un anumit fel în fiecare creatură și formează unități proteice.

Istoricul detectării

Omenirea studiază de multă vreme proteinele și acizii, dar primele ipoteze și stabilirea teoriei eredității au apărut abia la mijlocul secolului al XX-lea. În acest moment, oamenii de știință au adunat o cantitate suficientă de cunoștințe despre această problemă.
În 1953, cercetările au arătat că proteina unui organism individual are un lanț unic de aminoacizi. S-a ajuns la concluzia că acest lanț nu are nicio restricție în polipeptidă.

Au fost comparate înregistrările diferiților oameni de știință din lume, care erau diferiți. Prin urmare, s-a format un anumit concept: fiecărei gene îi corespunde o anumită polipeptidă. În același timp, a apărut și numele ADN, care s-a dovedit cu siguranță că nu este o proteină.
Cercetătorii Crick și Watson au vorbit pentru prima dată despre schema de criptare explicativă a matricei în 1953. În cea mai recentă lucrare a marilor oameni de știință, s-a dovedit faptul că cifrul este un purtător de informații.

Ulterior, a rămas de înțeles doar problema determinării și formării lanțurilor, bazelor și proprietăților proteice de aminoacizi.

Primul om de știință care a construit ipoteza de codificare genetică a fost fizicianul Gamow, care a propus și o anumită modalitate de a testa matricea.
Genetica a sugerat stabilirea unei corespondențe între cele două bare transversale laterale ale lanțului de aminoacizi și etapele rezultate în formă de diamant. Treptele în formă de diamant ale lanțului sunt formate folosind patru nucleotide ale codului genetic. Acest meci a fost numit meciul de diamante.
În cercetările sale ulterioare, Gamow propune teoria codului triplet. Această presupunere devine primordială în problema naturii codului genetic. Deși teoria fizicianului Gamow are deficiențe, dintre care una este codificarea structurii proteinelor prin codul genetic.
În consecință, George Gamow a devenit primul om de știință care a considerat problema genelor drept codificarea unui sistem de patru cifre în traducerea sa într-un fapt fundamental de douăzeci de cifre.

Principiul de funcționare

O proteină este formată din mai multe șiruri de aminoacizi. Logica lanțurilor de conectare determină structura și caracteristicile proteinei corpului, ceea ce ajută, în consecință, la identificarea informațiilor despre parametrii biologici ai unei ființe vii.

Informațiile din celulele vii sunt obținute prin două procese matrice:
Transcripția, adică procesul sintetizat de fuziune a șablonelor de ARN și ADN.
Translația, adică sinteza unui lanț de polipeptide pe o matrice ARN.
În timpul procesului de traducere, codul genetic este redirecționat într-un lanț logic de aminoacizi.

Pentru a identifica și implementa informații despre gene, sunt necesare cel puțin trei nucleotide în lanț, atunci când se iau în considerare douăzeci de aminoacizi strict consecutivi. Acest set de trei nucleotide este denumit triplet.
Codurile genetice sunt distribuite în două categorii:
Suprapunere – cod minor, triunghiular și secvenţial.
Nu se suprapun – cod combinat și „fără virgule”.
Studiile au demonstrat că ordinea aminoacizilor este haotică și, în consecință, individuală, pe baza acestui fapt, oamenii de știință acordă preferință codurilor care nu se suprapun. Ulterior, teoria „fără virgulă” a fost respinsă.
De ce trebuie să știți codul ADN?
Cunoașterea codului genetic al unui organism viu face posibilă determinarea informațiilor moleculelor în sens ereditar și evolutiv. O înregistrare a eredității este necesară, relevă cercetările privind formarea cunoștințelor sistemice în lumea geneticii.
Universalitatea codului genetic este considerată cea mai unică proprietate a unui organism viu. Pe baza datelor, se pot obține răspunsuri la majoritatea întrebărilor medicale și genetice.

Utilizarea cunoștințelor în medicină și genetică

Progresele biologiei moleculare ale secolului al XX-lea au permis progrese mari în studiul bolilor și virusurilor cu diverse cauze. Informațiile despre codul genetic sunt utilizate pe scară largă în medicină și genetică.
Identificarea naturii unei anumite boli sau a unui virus se suprapune cu studiul dezvoltării genetice. Cunoașterea și formarea de teorii și practici pot vindeca boli greu de tratat sau incurabile lumea modernă si viitorul.

Perspective de dezvoltare

Deoarece s-a dovedit științific că codul genetic conține informații nu numai despre ereditate, ci și despre speranța de viață a organismului, dezvoltarea geneticii pune problema nemuririi și longevității. Această perspectivă este susținută de o serie de ipoteze privind nemurirea terestră, celulele canceroase și celulele stem umane.

În 1985, un cercetător de la un institut tehnic, P. Garyaev, a descoperit, din întâmplare a analizei spectrale, un spațiu gol, care mai târziu a fost numit fantomă. Fantomele detectează molecule genetice moarte.
Care a subliniat în continuare teoria modificărilor unui organism viu în timp, ceea ce sugerează că o persoană este capabilă să trăiască mai mult de patru sute de ani.
Fenomenul este că celulele ADN sunt capabile să producă vibrații sonore de o sută de herți. Adică ADN-ul poate vorbi.