Молекулярная генетика. Генетический код.

Одно из более существенных достижений молекулярной генетике заключается в установлении малых размеров участка гена, передающихся при кроссинговере ( в молекулярной генетики вместо термина "кроссинговера» принят термин "рекомбинация", который все еще начинают употреблять и в генетике высших существ) , подвергающихся мутации и осуществляющих одну функцию. Оценки этих величин были получены в 50-е годы С. Бензером.

посреди разных внутригенных мутаций Бензер выделил два класса: точечные мутации (мутации малой протяженности) и делеции (мутации, занимающие довольно широкую область гена). Установив факт существования точечных мутаций, Бензер задался целью найти минимальную длину участка ДНК, передаваемую при рекомбинации. Оказалось, что эта величина составляет не более нескольких нуклеотидов. Бензер назвал эту величину реконом.

Следующим этапом было установление малой длины участка, конфигурации которого довольно для возникновении мутации (мутона). По мнению Бензера, эта величина равна нескольким нуклеотидам. Но в дальнейших тщательных определениями было выявлено, что длина одного мутона не превосходит размер одного нуклеотида.

Следующим принципиальным этапом в исследовании генетического материала было подразделение всех генов на два типа: регуляторные гены, дающие информацию о строении регуляторных белков и структурныегены, кодирующие строение других полилипипедных цепей. Эта мысль и экспериментальное подтверждение было создано исследователями Ф. Жакобом и Ж. Моно (1961).

Выяснение основной функции гена как хранителя информации о строении определенной полипептидной цепи поставило перед молекулярной генетикой вопрос : каким образом осуществляется перенос информации от генетических структур (ДНК) к морфологическим структурам, другими словами, каким образом записана генетическая информация и как она реализуется в клеточке.

Согласно модели Уотсона - Крика, генетическую информацию в ДНК несет последовательность расположения оснований. Таковым образом, в ДНК заключены четыре элемента генетической информации. В тоже время в белках было найдено 20 главных аминокислот. Нужно было выяснить, как язык четырехбуквенной записи в ДНК может быть переведен на язык двадцати буквенной записи в беках. Решающий вклад в разработку этого механизма был внесен Г. Гамовым(1954,1957). Он предположил, что для кодировки одной аминокислоты. Употребляется сочетание из трех нуклеотидов ДНК

(нуклеотидом называют соединение, состоящее из сахара {дезоксорибоза}, фосфата и основания и образующее элементарный мономер ДНК). Эта элементарная единица наследственного материала, кодирующая одну аминокислоту, получила заглавие кодона.

Предположение Гамова о трехнуклеотидном составе кодона смотрелось логически, доказать его экспериментально длительное время не удавалось. Лишь в конце 1961 г., Когда многим стало казаться, что этот вопрос не будут решен, была опубликована работа кембриджской группой исследователей (Ф. Крик, Л. Барнет, С. Берннер и Р. Ваттс - Тобин), выяснившие тип кода и установивших его общую природу. Принципиальным в их работе было то, что они с самого начала строго поставили вопрос о роли начальной , стартовой точки в гене. Они доказали, что в каждом гене есть строго фиксированная начальная точка, с которой фермент, синтезирующий РНК, начинает " чтение " гена, причем читает его в одном направлении и непрерывно. Авторы так же доказали. Что размер кодона вправду равен трем нуклеотидам и что наследственная информация, записанная в ДНК, читается от начальной точки гена "без запятых и промежутков".

Репликация ДНК

Уотсона и Крика предложили гипотезу строения ДНК, согласно которой, последовательность оснований в одной нити ДНК однозначно задавала последовательность оснований другой нити. Далее они предположили, что две нити ДНК раскручиваются и на каждой из них в согласовании с правилами комплиментарности синтезируются дочерние нити. Таковым образом, любая новая молекула ДНК обязана содержать одну родительскую и одну дочернюю. Этот тип (полуконсервативный) репликации к концу 50 годов был экспериментально обосновали в опытах на бактериях. Опыты на высших организмах также косвенно говорили о правильности этого вывода. В это же время А. Корнберг выделил фермент, который, как он считал, осуществляет синтез белка. Для работы фермента было нужно наличие затворочной ДНК и всех четырех предшественников ДНК (дезоксорибонукеозидтрифосфатов). В последующем десятилетии биохимики получили большущее количество фактов о характере протекании репликационного процесса. Было выделено и охарактеризовано несколько типов ферментов, осуществляющих реплекцию (ДНК-полимераз).

Вопросы для закрепления темы:

1.Что исследует наука генетика?

2. Что называется наследственностью? Как вы это понимаете?

3. Какие существуют теории о наследственности?

4. Какие признаки называются доминантными, какие рецессивными?

5.Что называется геном?

6.Кто впервые ввел термин «ген»?

7.Как вы понимаете понятие «хромосомная теория наследственности»?