Глава 5. Основные концепции современной генетики

5.1 Наследственность – свойство живых организмов сохранять и передавать из поколения в поколение сходные признаки и обеспечивать специфический для данного вида характер индивидуального развития в определенных условиях среды.

Единицей наследственности является ген. Гены – дискретные единицы. Наследование признаков происходит независимо друг от друга, и соответственно независимо будет происходить и проявление признаков.

Материальным носителем наследственной информации является молекула ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). Молекула ДНК – органический полимер, мономером которого являются нуклеотиды, состоящие из пятиуглеродного сахара (дезоксирибоза), азотистого основания и остатка фосфорной кислоты.

Именно формирование связей между остатками фосфорной кислоты соседних нуклеотидов приводит к образованию полимерной цепочки ДНК. В состав ДНК входит 4 разновидности нуклеотидов, отличающихся по азотистым основаниям. Это может быть:

аденин (А); гуанин (Г);цитозин (Ц); тимин (Т).

Между азотистыми основаниями могут устанавливаться специфические водородные связи: между аденином и тимином, а также между гуанином и цитозином. Благодаря формированию этих связей, молекула ДНК может представлять собой не одиночную, а двойную полимерную цепь, в которой каждое азотистое основание нуклеотида одной цепи связано водородной связью с комплиментарным азотистым основанием нуклеотида другой цепи.

Принцип комплиментарности лежит в основе и передачи наследственной информации и ее реализации (экспрессии генов).

Наследственная информация представляет собой исключительно информацию о первичной структуре молекул белка данного организма.

Белки – органические полимеры, состоящие из аминокислот. В белках всех организмов на Земле содержится 20 различных аминокислот, и свойства белков зависят исключительно от той последовательности, в которой эти аминокислоты составляют единую молекулу белка. Белки выполняют в организмах самые разнообразные функции: строительную, транспортную, информационную, каталитическую. Тот факт, что катализаторами абсолютного большинства клеточных реакций являются высокоспецифичные белки - ферменты, ставит результат химической реакции в зависимость от строения и свойств белка – фермента. В свою очередь любой признак организма – это результат конкретных химических реакций. Следовательно, информация о любом признаке может быть сведена к информации о порядке соединения аминокислот в молекуле соответствующего белка - фермента. Кодируется эта информация в молекулах ДНК с помощью генетического кода.

Каждой аминокислоте в молекуле белка соответствует определенная последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК.

Основные свойства генетического кода:

1. Одной аминокислоте соответствуют 3 располагающиеся рядом нуклеотида, которые называются триплетом или кодоном.

2. Вырожденность. Поскольку вероятность сочетаний из 3-х нуклеотидов значительно больше 20, одна и та же аминокислота может кодироваться не одним, а двумя или тремя триплетами, но любой триплет кодирует только одну строго определенную аминокислоту.

3. Универсальность. Одни и те же аминокислоты кодируются одними и теми же триплетами у всех живых организмов на Земле, что является решающим доказательством единства происхождения всего живого.

Участок молекулы ДНК, несущий информацию о структуре молекулы одного белка, и называется ген. Одна молекула ДНК содержит множество разных генов, которые отделяются специальными триплетами, некодирующими никакой аминокислоты и называемыми терминаторами. Это: ТАА, ТАГ, ТГА – своего рода границы между генами в молекуле ДНК.