Университет Российской Академии Образования

Факультет психологии

Реферат по биологии

Тема:

«Двойная спираль ДНК как основа хранения и воспроизведения информации»

Москва 2007 год

План:

1. Введение----------------------------------------------------------------------------------3

2. Структура дезоксирибонуклеиновой (ДНК) кислоты---------------------------4

3. Строение молекулы ДНК--------------------------------------------------------------5

4. Данные, указывающие на роль ДНК в наследственности----------------------6

5. Сохранение информации от поколения к поколению---------------------------7

6. Заключение-------------------------------------------------------------------------------9

7. Список литературы---------------------------------------------------------------------10

1. Введение.

Из всего, что нас окружает, самой необъяснимой кажется жизнь. Мы привыкли, что она всегда вокруг нас и в нас самих, и потеряли способность удивляться. Но пойдите в лес, взгляните, так, будто вы их увидели впервые, на деревья, траву, цветы, на птиц и муравьёв, и вас охватит чувство беспомощности перед лицом великой тайны жизни. Неужели во всём этом есть нечто общее, нечто такое, что объединяет все живые существа, будь то человек или невидимый глазом микроб? Что определяет преемственность жизни, её возрождение вновь и вновь из поколения в поколение? Эти вопросы стары как мир, но только во второй половине XX века удалось впервые получить на них ответы. В сущности, ответы оказались не слишком сложными и, главное, ослепительно красивыми. О том, как их удалось получить и в чём они состоят, я попробую рассказать в своём реферате.

Генетика – наука о законах наследственности и изменчивости живых организмов. Под наследственностью понимают свойство организма повторять в ряду поколений признаки, сходные типы обмена веществ и индивидуального развития в целом. Другими словами, наследственность обеспечивает воспроизведение нового поколения в строгих формах исходного вида за счёт передачи наследственной информации о признаках и свойствах. Изменчивость – прямо противоположное свойство. Благодаря ему у потомства появляются новые признаки. Изменённая наследственная информация передаётся в последующем от поколения к поколению.

Наследственность как свойство всех организмов интересовала людей с древних времён. Но только в XIX в. это явление стали объективно изучать. Определяющий вклад в понимание механизмов наследования признаков внес чешский исследователь Грегор Иоганн Мендель. Его можно считать основателем научной генетики. В 1866 г. Г. Мендель опубликовал результаты экспериментов на горохе, в которых показал, что наследственность передаётся через половые клетки от одного поколения к другому. Эти законы были приняты только в 1900г. Этот год считается годом рождения генетики как науки.

В последующие 100 лет к наиболее значимым открытиям в генетике можно отнести:

- обоснование хромосомной теории наследственности (1910 – 1920 гг.);

- доказательства информационной роли дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и расшифровка её стереохимической структуры (1930 – 1953 гг.);

- расшифровка генетического кода и генетических механизмов синтеза белка (60-е годы XX в.);

- создание технологий рекомбинантных ДНК (генная инженерия, 70-е годы XX в.);

- расшифровка геномов организмов (1980 – 1990 гг.).

Наследственность и изменчивость являются первичными неотъемлемыми свойствами живых организмов. Они лежат в основе всех жизненных проявлений. Без наследственности и изменчивости невозможна была бы эволюция на Земле.

3

^ 2. Структура дезоксирибонуклеиновой (ДНК) кислоты.

Нуклеиновые кислоты обладают первичной структурой и трёхмерной структурой. Интерес к структуре ДНК усилился, когда в начале XX в. возникло предположение, что ДНК, возможно, представляет собой генетический материал.

В начале пятидесятых годов американский химик Лайнус Полинг обратился к исследованию структуры ДНК, которая, по имеющимся в то время сведениям, также представлялась фибриллярной молекулой.

Одновременно в Лондоне Морис Уилкинс и Розалинда Франклин пытались решить ту же проблему методом рентгеноструктурного анализа, получая сложные дифракционные картины. С помощью этих картин можно было, выявить лишь общую структуру молекулы ДНК. Тем временем Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик в Кембриджском университете избрали иной подход, который в конечном счёте и обеспечил успешное решение проблемы. Используя все физические и химические данные, какие оказались в их распоряжении, Уотсон и Кирк стали строить пространственные модели ДНК в надежде на то, что рано или поздно им удастся получить достаточно убедительную структуру. Два обстоятельства оказались для Уотсона и Кирка

решающими. Во-первых, они имели возможность регулярно знакомиться с результатами работ Уилкинса и, сопоставляя с его рентгенограммами свои модели, могли таким образом проверять эти модели. Рентгенограммы Уилкинса убедительно свидетельствовали в пользу спиральной структуры. Во-вторых, Уотсон и Кирк отдавали себе отчёт в важном значении закономерностей,

касающихся соотношения различных оснований в ДНК. Обнаружил эти закономерности и сообщил о них в 1951 г. Эрвин Чаргафф. Это открытие при всей своей важности не привлекло к себе должного внимания. Уотсон и Крик задались целью проверить предположение, что молекула ДНК состоит из двух спиральных полинуклеотидных цепей, удерживаемых вместе благодаря спариванию оснований, принадлежащим соседним цепям. Основания удерживаются вместе водородными связями. Аденин спаривается с Тимином, а гуанин – с цитозином; АТ-пара соединяется двумя водородными связями, а ГЦ-пара – тремя.

Уотсон увидел, что при таком сочетании основания оказываются очень точно

подогнанными друг к другу и что общий размер и форма двух этих пар оснований одинаковы, так как обе пары содержат по три кольца. Водородные связи при других сочетаниях оснований в принципе возможны, но они гораздо слабее. После того как все эти обстоятельства выяснились, можно было наконец приступить к созданию достоверной модели ДНК.

^ 3. Строение молекулы ДНК.

Уотсон и Кирк показали, что ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей. Каждая цепь закручена а спираль вправо, и обе они свиты вместе, т.е. закручены вправо вокруг одной и той же оси, образуя двойную спираль. Цепи антипараллельны, т.е. направлены в противоположные стороны. Каждая цепь состоит из сахаросфатного остова, вдоль которого перпендикулярно длинной оси двойной спирали располагаются основания; находящиеся друг

против друга основания двух противоположных цепей двойной спирали связаны между собой водородными связями. Расстояние между сахарофосфатными остовами двух цепей постоянно и равномерно расстоянию, занимаемому парой оснований, т.е. одним пурином и одним пиримидином. Вдоль оси молекулы соседние пары оснований располагаются на расстоянии 0,34 нм одна от другой, чем и объясняется обнаруженная на рентгенограммах периодичность. Полный оборот спирали приходится на 3,4 нм, т.е. на 10 пар оснований. Никаких ограничений относительно последовательности нуклеотидов в одной цепи не

существует, но в силу правила спаривания оснований эта последовательность в одной цепи определяет собой последовательность нуклеотидов в другой цепи. Поэтому мы говорим, что две цепи двойной спирали комплементарны друг другу.

Для того чтобы признать предложенную структуру генетическим материалом, требуется показать, что она способна:

1. 
   нести в себе закодированную информацию.
2. 
   точно воспроизводиться (реплицироваться).

Date: 2015-12-13; view: 477; Нарушение авторских прав