Генетика і генетична информция

Генетика і генетична информция.

Мабуть ще глибокої дрвности людина стала помічати, що нащадки зазвичай буває схоже батьків. Вже люди намагалися отримувати, наприклад, телят від самого удойной корови, сіяти насіння рослин, дали найвищий урожай.

Люди розуміли, що у прийдешнім поєднуються ознаки предків. Але закономірності, якими ті чи інші ознаки передаються нащадку залишалося тайной.

Серед вчених ХІХ століття міцно утвердилось думка: «Закон спадковості лише у цьому, що никокого закону спадковості немає «. Похитнути устоявшеесе переконання першим зважився Грегор Іоан Мендаль, чернець і ботаник-любитель з Брюнна (Брно). Після низки дослідів, кропітких, але геніально точних, Мендель сформулював в 1865 року свої знаминитые закони. На жаль, вони були такі прості, щоб із біологів прийняв їх серйозно. Вони залишилися незрозумілими і непринятыми.

Мендель випередив свій час понад 30 років. Тільки 1900 року одночасно троє вчених за кордоном (Де Фриз в Голандии, Коренс вГермании, Чермак Австрія) відкрили наново закони спадковості, сформулированые Менделем. Цей рік й вважається роком народження генетики як науки.

У чому полягала сущство мендельского відкриття? За часів Менделя в біологічної науці вважалося самоочевидною, що з потомства ознаки батьків «разбовляются », «разжижается «вдвічі. Учёрной та білої кішки народяться швидше за все сірі кошенята. Рослини з краснымии і білими дадуть потомство з рожевими цветками.

Один із заслуг Менделя в тому, що він чітко покозал: нічого не проиходит. Ознаки будь-коли зіллються воєдино. Що й казати відбудеться? Однією з ознак окажеться сильнішим (домінантним), інший — слабшим (рецессивным).

Якщо скрещины породи чи сорти (наприклад, рослини, багато дали лише червоні або тільки білі квіти), одна з ознак у першому поколінні сотрётся, зникне, наче його і небуло. Скажімо, все до єдиного квіти будуть лише красные.

Припустимо тепер, що ми схрестили два червоних квітки. Яким будуть квіти їх нащадків? Здається, відповідь очевидний: лише краснвми. Але нітрохи не бувало. Приблизно в четвертииз них вони внезапновновь окрестятся в білий цвет.

Мендель припустив, кожен ознака живої істоти — рослин, наприклад, забарвлення квіток, форма плодів і насіння, висота стебля-определяется спадковими, як і їх назвав, зачатками. Пізніше, в 1909 року, ці зачатки він їх назвав генами (від грецького «генос «- рід, походження). Якщо від признаковрастений можливість перейти до ознаками людей, то можносказать, що є ген кольору волосся і ген кольору очей, ген, визначальний зростання чоловіки й т.д.

Як, виходячи з того про існування генов, обьяснитьнаблюдаемые факти? Мендель вважав, що у організмах існує пара «зачатків «(генів) кожної пари ознак. Ген червоною забарвлення квіток і ген білої забарвлення квіток. Ген високого стебла і ген низького стебла. І далі. До того ж, когды гени у парі різні, виявляється лише один, домінантний, а другий «маскується ». Ген неспроможна «расствориться «чи «злитися «з іншим. Він залишається собою. Тому — чтоу чорної кішки можуть іноді народитися білі кошенята. Це означає, що хто — тоиз предків чорної кішки мав білу окраску.

Повернімося до досвіду із схрещування рослин з і білими квітками. З покоління до покоління гени «тасуються «випадково, підпорядковуючись лише закону ймовірності. Але тоді як цієї «лотереї «рослині дається лише пара генів — «червоний і червоний «чи «червоний та білий », очевидно, що квіти його червоними. Тільки, якщо випадає «булое та біле », у рослини утворюються білі квіти. Ген визначальний домінантний ознака, обазначают головній буквою алфавіту (А, У), ген, що означає рецессивный ознака, — строчечной (а, в).

Несвідомо застосовуючи закони генетики, людина з допомогою штучного відбору вивів безліч порід свійських тварин. Наприклад, все численні породи домашнейсобаки є звичайного волка.

Що таке ген?

Тривалий час генетики було невідомо відповіді питання, що саме собою представляє ген насправді. Біолог Вільгельм Иогансен, першим який запропонував цей термін, писав про нього так: «Ген — просто короткий та зручне слово, яке легко узгоджується з іншими ». Тривалий час ген був обкутаний покровом таємничості, та СРСР довгий час (з кінця 30-х початок 60-х рр. ХХ в.) ставав приводом для незліченних обвинувачень генетиків в «реакційних містичних поглядах », «ідеалізмі «та інших грехах.

Першим ученим, приблизившим отвлечённое поняття гена до реальності, став американець Томас Морган. Він вирішив з’ясувати: чи існує у клітинах живих організмів щось, схоже за своїми свойствамна предпологаемыеменделевские «зачатки » .Невдовзі його зупинилася на хромосомах. Хромосоми — це особливі тільця в ядрах клітин. Під час поділу клітин (мітозу) вони виконують складний «танець », сходяться й розійшлися, у результаті нові які утворилися клітини получаютв точності той самий набір хромосом, як і материнские.

Морган вивчав хромосоми дрозофіли — маленькій мушки, легко разводимой в лабораторії. У швидше він зазначив дивовижну вещ. Розмір і форма хромосом в клітинах мушок були досить постійні, і якщо вони раптово різко змінювалися — образ самої мушки також зазвичай ставав уродливым.

(Зауважимо, що таке стрибкоподібне і спадкове зміна образу (мутація), іноді не значне, іноді - більш більш существенное, как раз і створює грунт еволюції. Більшість мутацій шкідливо й навіть смертельно для організмів. Деякі організми, у котрорых сталися корисні мутації, біологи їх називають «щасливими покручами » .).

Морган дійшов выводу., что гени перебувають у хромосомах. Безліч опытныхданных підтверджувало цю гипотизу. Новопрос у тому, що саме є ген, по — колишньому залишався не открытым.

У 1944 р. побачила світ книга видатного фізика Ервіна Шрёдингера «Що таке життя з погляду фізика? ». У ньому він висловив цікаві ідеї про ймовірній будову гена, назвавши його «апериодическим кристалом ». За його думці ген має складатися з кількох повторюваних елементів, якими, як абеткою Морзе, записана спадковість организма.

Тривалий час, з ключову роль білків і живих організмів, біології вважали, що гени теж, певне, повинні являти собою особливі білки. Але істина окпзалась набагато сложнее.

В1953 року у міжнародному в науковому часописі була надруковано статтю біологів Джеймса Вотсона й Френсіса крику про строениидезоксирибонуклеиновой кислоти (ДНК) — однієї з речовин, які в хромосомах. Структура ДНК виявилася геть необычной!

Її молекули мають величезну по молекулярным масштабам довжину і полягає з двох ниток, сплетённых між собою у подвійну спіраль. Отож кожну з ниток можна порівняти довгою нитки бус. З нитками бус ми порівнювали і білки. У білків «бусинами «є амінокислоти 20 різних типів. У ДНК — лише чотири типу «бусин », і зовуться вони нуклиотидами. «Намистини «двох ниток подвійної спіралі ДНК пов’язані між собою — і суворо одна одній соотвецтвуют. Щоб наочно уявити собі цю, уявімо дві поруч що лежать нитки бус. Навпаки кожної червоною намистини лише у ланцюга лежить, скажімо, синя бусина на другий. Навпаки кожної зеленої - жёлтая. Так само в ДНК навпаки нуклеотида аденіну перебуває тимин, навпаки цитозина — гуанин.

Навіщо це потрібно? Просто напросто в такому правилепостроения подвійний спіралі кожна гілка ланцюгів містить свединия про будову інший. знаючи будова ланцюжка, можна відновити іншу. Виходить дві подвійні спіралі - точні копії їх предшествинници. У техніці часто зустрічаються процеси виготовлення готових виробів по шаблоном, званому матрицею, наприклад виливок монет чи медалей, типографського шрифту. За аналогією що у живої клітині відновлення подвійний спиралипо однієї її ланцюга, як у матриці, також називают матричним синтезом.

Це властивість точно копіювати себе із вихідною матриці має ключове значення життю Землі. Реакції матричного синтезу невідомі в неживої природі. Без цих реакцій живе втратило б своє головне властивість — здатність відтворювати себя.

У нитках ДНК чотирьох буквеної абеткою з «бусин «- нуклиотидовзаписяно будова всіх білків живих організмів. Уся інформація, що стосується будівлі однго білка, посідає у ДНК невелику ділянку. Ця відповідальна ділянка і є геном. З чотирьох літер «алфавіту ДНК «можна скласти 64 трёхбуквенных «слова «- триплета. Словника з 64 слів цілком достатньо, щоб записати назви 20 амінокислот, входять до складу белков.