Биологическая роль гена в живых организмах
Гены также определяют наследственные черты организма, такие как цвет волос, цвет глаз, форма лица и многое другое. Они влияют на развитие организма, его рост, образование тканей и органов. Все эти черты передаются от родителей к потомкам и определяют уникальность каждого индивидуума.
Гены расположены на хромосомах, которые находятся в ядре клеток. Каждый ген содержит инструкции для синтеза определенного белка. Процесс синтеза белка из гена называется трансляцией, и он играет важную роль в образовании и функционировании всех клеток организма.
Гены также могут быть ответственны за наследственные заболевания и мутации. Изменение последовательности нуклеотидов в гене может привести к изменению структуры белка или его неправильному функционированию, что может вызывать различные патологии и заболевания.
Исследования генов и их роли в живых организмах позволяют более глубоко понять механизмы наследственности, эволюции и развития живых существ
Биология генов становится все более важной и перспективной областью научных исследований, которая может привести к прорывам в медицине, сельском хозяйстве и других сферах
Генетическая информация
Население Земли составляет более 7,6 млрд.человек, но найти одинаковых людей просто невозможно. Каждый человек обладает уникальными особенностями, которые сформировались в процессе его развития. У любого организма есть свой генотип, состоящий из определенного набора генов, которые определяют свойства организма или признаки.Все эти факторы являются решающими при формировании и развитии живых существ.
Носителем генетической информации считаются нуклеиновые кислоты. Подробно мы с ними знакомились в 5 уроке «Химический состав клетки».
На молекуле ДНК осуществляется хранение генетической информации, которая записана на ней в виде последовательности нуклеотидов.
Определенный участок ДНК, который выполняет функцию хранения генетической информации,получил название ген.
Информация о синтезе определенного вида белков записана на ДНК в виде сообщений, закодированных последовательностью нуклеотидов. Такие зашифрованные сообщения получили название генетического кода организма.
Генетический код разных организмов обладает рядом общих свойств. Остановимся подробнее на каждом из них.
1. Триплетность – каждая аминокислота кодируется сочетанием из трех расположенных нуклеотидов, получивших название кодон или триплет. Соответственно, единицей генетического кода будет триплет.
Мы уже знаем, что генетическая информация организма записана на молекуле ДНК посредством сочетания четырех нуклеотидов – аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц), тимин (Т). Нетрудно посчитать, что число возможных комбинаций из четырех нуклеотидов по три составит 64, этого сочетания вполне достаточно для кодирования 20 аминокислот, входящих в состав белка. Вспомнить строение белка вам поможет урок 5 «Химический состав клетки». В настоящее время установлены кодоны для всех известных аминокислот и составлена таблица генетического кода. В следующем пункте остановимся подробнее на правилах пользования данной таблицы и решении задач по расшифровке генетического кода.
2. Код является множественным, или «вырожденным», в таком случае одна и та же аминокислота способна шифроваться несколькими триплетами. Избыточность генетического кода имеет значение для повышения надежности передачи генетической информации.
Специфичность генетического кода заключается в том, что каждый триплет шифрует только одну аминокислоту.
4. Код считается неперекрывающимся, при этом один и тот же нуклеотид не способен содержаться в составе двух рядом расположенных триплетов.
5. В генетическом коде отсутствуют запятые, то есть если произойдет выпадение одного нуклеотида, его место займет ближайший нуклеотид из соседнего кодона, благодаря чему изменится весь порядок считывания. Данный сбой приводит к появлению различных мутаций на генном уровне. Однако, молекула ДНК весьма длинная и складывается из миллионов нуклеотидных пар, поэтому генетическая информация о структуре белка должна быть разграничена. И действительно, существуют триплеты-инициаторы синтеза белковой молекулы и триплеты, которые прекращают синтез белка. Данные кодоны служат своеобразными знаками препинания генетического кода.
6. Нуклеотидный код является единым для всех живых организмов, в этом проявляется его универсальность. Это свойство кода считается убедительным доказательством общности происхождения живой природы.
Из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что такое генетической информации.
Генетической информации присущи определенные свойства:
Решение задач по расшифровке генетического кода
В молекулярной биологии широко используется таблица генетического кода. Ее применяют для определения последовательности аминокислот в белке.
Используя таблицу для расшифровки генетического кода, следует вспомнить сокращенные названия аминокислот, которые нам понадобятся при решении задач.
Рассмотри алгоритм действий при решении задач на определение генетического кода.
1. Разделим участок молекулы ДНК на отдельные триплеты: ААГ – ЦТТ – ТГЦ – ЦАГ.
2. Первый триплет начинается с аденина А ищем его в первом горизонтальном столбце. Учитываем, что нуклеотиды ДНК расположены в таблице генетического кода в скобках. Второе основание тоже аденинА расположен во втором горизонтальном столбце. Третье основание – гуанин Г, расположен в последнем столбце таблицы генетического кода. На пересечении столбцов мы находим необходимую аминокислоту – Фен, используя таблицу сокращений аминокислот, узнаем, что это фенилаланин.
3. Таким же способом определяем аминокислоты ещё для трех триплетов.
В итоге получаем для триплета ЦТТ – глутаминовая кислота, ТГЦ кодирует треонин, а ЦАГ – валин. Тогда у нас получилась следующая последовательность аминокислот: Фен – Глу – Тре – Вал. Соответственно, из данного отрезка молекулы ДНК образуется белок, состоящий из полученной последовательности аминокислот. Биосинтез белка сложный, многоступенчатый процесс, который рассмотрим в следующем пункте.
Ген в биологии: основные понятия и свойства
Основные свойства генов:
- Генетическое положение. Гены располагаются на определенных местах хромосом – генетических локусах. Локус – это конкретное место на хромосоме, где находится ген.
- Аллельность. На одном генетическом локусе могут находиться разные варианты гена, называемые аллелями. Аллели отличаются друг от друга внутренним строением и могут влиять на наследуемые признаки.
- Доминантность и рецессивность. Гены могут быть доминантными или рецессивными. Доминантные гены проявляются в фенотипе, даже если присутствует только одна копия данного гена. Рецессивные гены проявляются только при наличии двух одинаковых аллелей.
- Гомозиготность и гетерозиготность. Организм может быть гомозиготным, имея две одинаковых аллели на одном локусе, или гетерозиготным, имея две разные аллели на одном локусе.
- Передача по Менделю. Гены передаются от родителей к потомству согласно законам наследования, установленным Менделем. Это включает законы сегрегации и независимого сочетания аллелей.
Изучение генов помогает понять механизмы наследственности и различные фенотипические проявления в организмах
Это важное понятие в биологии, которое используется для изучения эволюции, медицины и генетической инженерии
