WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаБіологія, Зоологія, Аграрна наука → Дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК) (науковий реферат) - Реферат

Дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК) (науковий реферат) - Реферат

нуклеотидної послідовності за допомогою генетичного коду. З молекулами ДНК зв'язані дві основоположні властивості живих організмів - спадковість і мінливість. У ході процесу, що називається реплікацією ДНК, утворюються дві копії початкового ланцюжка, які успадковуються дочірніми клітинами при поділі. Клітини, що утворилися таким чином, будуть генетично ідентичними. Генетична інформація, потрібна для життєдіяльності клітини, зчитується при експресії генів. У більшості випадків вонавикористовується для біосинтезу білків у процесах транскрипції (синтезу молекул РНК на матриці ДНК) і трансляції (синтезу білків на матриці РНК).
Послідовність нуклеотидів "кодує" інформацію про різні типи РНК: кодуючі - матричні або інформаційні (мРНК) - та некодуючі - рибосомальні (рРНК), транспортні (тРНК), каталітичні та інші. Всі ці типи РНК синтезуються на основі ДНК у процесі транскрипції. Їхня роль у біосинтезі білків та інших процесах життєдіяльності клітини різна. Матрична РНК містить інформацію про послідовність амінокислот у білку, рибосомальні РНК служать основою для рибосом (складних нуклеопротеїнових комплексів, основна функція яких - збірка білку з окремих амінокислот на основі мРНК), транспортні РНК доставляють амінокислоти до місця збірки білків - в активний центр рибосоми, що рухається по мРНК.
Структура геному
ДНК геному бактеріофага: фотографія під трансмісійним електронним мікроскопом.
ДНК більшості природних геномів має дволанцюжкову структуру - або лінійну (у еукаріотів, деяких вірусів і окремих видів бактерій), або кільцеву (у більшості бактерій та архей, хлоропластів і мітохондрій). Лінійну одноланцюжкову ДНК містять деякі віруси, у тому числі бактеріофаги.
У клітинах еукаріотів ДНК розташовується головним чином в ядрі у вигляді набору хромосом. ДНК бактерій та архей зазвичай представлена однією кільцевою молекулою ДНК, розташованою в цитоплазмі у вигляді утворення неправильної форми, що називається нуклеоїдом [56].
Генетична інформація геному складається з генів. Ген - одиниця передачі спадковій інформації, що має вигляд безперервної ділянки ДНК і впливає на певну характеристику організму. Ген містить відкриту рамку зчитування, яка транскрибуєтся, а також регуляторні послідовності, наприклад, промотори і енхансери, які контролюють експресію відкритих рамок зчитування.
У багатьох організмах тільки мала частина загальної послідовності геному кодує білки. Так тільки близько 1,5 % геному людини складається з кодуючих білок екзонів, а понад 50 % ДНК складається з повторюваних некодуючих послідовностей ДНК[57]. Причини існування такої великої кількості некодуючої ДНК в еукаріотичних геномах і величезна різниця в розмірах геномів (C-значення) - одна з нерозв'язаних наукових загадок[58].
Послідовності генома, що не кодують білок
Докладніше у статті: Некодуюча ДНК
Традиційно некодуючі послідовності ДНК, за винятком промоторів, що безпосередньо передують відкритим рамкам зчитування, розглядалися як "сміттєва ДНК" (англ. junk DNA). Проте зараз накопичується дедалі більше даних, що суперечать цій ідеї, й свідчать про різноманітні корисні функції цих послідовностей. Теломери і центромери містять мале число генів, але вони важливі для функціонування і стабільності хромосом[38][59]. Розповсюджена форма некодуючих послідовностей людини - псевдогени, копії генів, інактивовані в результаті мутацій[60]. Ці послідовності є чимось подібним до молекулярних скам'янілостей, хоча іноді вони можуть служити початковим матеріалом для дуплікації і подальшої дивергенції генів[61].
Інший тип некодуючої ДНК, що однак транскрибується в РНК - інтрони. Інтрони також є джерелом різноманітності білків в організмі, бо можуть використовуватися як "лінії розрізу і склеювання" при альтернативному сплайсингу[62]. Нарешті, некодуючі білок послідовності ДНК можуть кодувати допоміжні клітинні РНК, наприклад малі ядерні РНК[63]. Недавнє дослідження транскрипції геному людини показало, що 10 % геному дає початок поліаденільованим РНК [64], а дослідження геному миші показало, що 62 % його транскрибується[65].
Транскрипція і трансляція
Докладніше у статтях: Генетичний код, Експресія генів та Біосинтез білків
Генетична інформація, закодована в ДНК, повинна бути прочитана і зрештою виражена в синтезі різних біополімерів, з яких складаються клітини. Послідовність основ у ланцюжку ДНК безпосередньо визначає послідовність основ у РНК, на яку вона "переписується" в процесі, що називається транскрипцією. У випадку мРНК, ця послідовність визначає амінокислоти білку. Співвідношення між нуклеотидною послідовністю мРНК і амінокислотною послідовністю білків визначається правилами трансляції, які називаються генетичним кодом. Генетичний код складається із кодонів, тринуклеотидних послідовностей (наприклад АСТ, САG, ТТТ тощо), що безпосередньо слідують одна за одною.
Під час транскрипції нуклеотиди гену копіюються на РНК, що синтезується РНК-полімеразою. Ця копія у разі мРНК декодується рибосомою, яка "зчитує" послідовність мРНК, здійснюючи спаровування матричної РНК з ділянками транспортних РНК, комплексів РНК і амінокислот у процесі трансляції. Оскільки в тринуклеотидних комбінаціях використовуються 4 основи, всього можливі 64 кодони (43 комбінації). Кодони кодують 20 стандартних амінокислот, кожній з яких у більшості випадків відповідає більш ніж один кодон. Один з трьох кодонів, які розташовуються в кінці мРНК, не кодує амінокислоту і визначає кінець білку, це "стоп" або "нонсенс" кодони (у більшості організмів ТАА, ТGА, ТАG).
Реплікація
Докладніше у статті: Реплікація ДНК
Поділ клітини необхідний для розмноження одноклітинних і росту багатоклітинних організмів, але до поділу клітина повинна подвоїти геном, щоб дочірні клітини містили ту ж генетичну інформацію, що і початкова клітина. ДНК подвоюється у процесі реплікації, що протікає по напівконсервативному механізму: два ланцюжки розділяються, і потім кожна комплементарна послідовність ДНК відтворює для себе пару за допомогою ферменту ДНК-полімераза. Цей фермент будує полінуклеотидний ланцюжок, знаходячи правильний нуклеотид через комплементарне спаровування основ і приєднуючи його до зростаючого ланцюжка. ДНК-полімераза, що здійснює більшу частину синтезу (Pol III прокаріотів або Pol ? еукаріотів) не може розпочати синтез нового ланцюжка, а тільки нарощує вже існуючий, тому вона потребує наявності праймерів, ділянок ДНК, синтезованих за допомогою спеціальної РНК-полімерази праймази. Оскільки ДНК-полімерази можуть будувати ланцюжок тільки у напрямку 5' -> 3', для копіювання антипаралельних ланцюжків використовуються складні механізми із залученням великої кількості білків[66].
Взаємодія з білками
Взаємодія ДНК з гістонами. Основні амінокислоти гістонів (на малюнку показані блакитним
Loading...

 
 

Цікаве