Австрийский естествоиспытатель Грегор Иоганн Мендель (1833 — 1884) еще в 1865 г. открыл существование индивидуальных наследственных факторов — генов. Открытые при проведении опытов по скрещиванию сортов гороха законы наследования признаков были переоткрыты в 1900 г., но получили имя своего первооткрывателя — законы Менделя. Термин «генетика» был введен в 1905 году английским биологом Уильямом Бетсоном (1861 — 1926). Этим названием он определил науку о «явлениях изменчивости наследственности». В 30-е гг. нашего столетия была установлена роль ДНК в передаче наследственной информации. В начале 50-х гг. была установлена точная структура генов, установлен молекулярный механизм генетических закономерностей. Все это время генетика считалась в СССР лженаукой и господствовал «ламаркизм по-лысенковски». Сегодня генетика — одна из самых прогрессивных отраслей науки, которая уже имеет ряд перспективных прикладных направлений. Информацию о том, каким должен быть организм в целом и в деталях, какие белки должны вырабатываться при построении организма, несут гены, которые на молекулярном уровне рассматриваются как участки ДНК. Как же происходит передача этой информации? Белки производятся в специальных клеточных структурах — рибосомах (рис. 3.24). Белки строятся из аминокислот, находящихся в цитоплазме. Аминокислоты приносят в рибосомы специальные молекулы — транспортные РНК. Структура белка определяется порядком расположения аминокислот. Инструкцию о том, как расположиться аминокислотам, поставляет в рибосомы из клеточного ядра матричная РНК. Она представляет собой своеобразную копию или слепок, снятый со спиралей ДНК, которые при размножении расходятся, и каждая из спиралей становится матрицей. Слепок со спиралей снимается специальным ферментом полиме- разой, которая, двигаясь по ДНК, создает одномерную цепочку матричной РНК. Молекулы в матричной РНК расположены по принципу комплиментарности (дополнительности) одной нити ДНК (как в слеп- МАТРИЧНАЯРНК (РНК - КОПИЯ С ДН10 ГЕЩШТОРНЫЯ БЕЛОК (ОБРАЗУЕТ КАНАЛ В МЕМБРАВД ФЕРМЕНТ, ОТЩЕПЛЯЮЩИЙ СИГНАЛЬНУЮ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ СИГНАЛЬНАЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ (НАЧАЛО СИНТЕ1ИРУЕМОГО БЕДКА) СИНТЕЗИРУЕМЫЙ БЕЛОК МЕМБРАНА Рис. 3.24. Схема синтеза белка в рибосомах 329 Раздел HI. Современные проблемы и концепции естествознания ке с рельефа). Последовательность расположения нуклеотидов в матричной РНК определяет последовательность расположения аминокислот в белке. Молекула матричной РНК проникает через мембрану ядра рибосомы. Там, в рибосомах, происходит расшифровка кода с языка нуклеотидов на язык аминокислот, при которой ДНК выступает как матрица при синтезе белков. Из рибосомы выходит цепочка аминокислот, образующая соответствующий белок, а от того, какие белки синтезируются в клетке, зависят и все ее структурные и функциональные особенности. Таким образом, молекулы РНК ЯВЛЯЮТСЯ посредниками при пере- гРегор Иоганн Мендель даче информации от ДНК к белку. Наследственность, как следует из принципа передачи генетической информации, имеет вполне определенный механизм. В добавление к сказанному отметим, что точность воспроизведения генетического кода поддерживается тремя ферментными системами, обеспечивающими отбор нуклеотид, проверку нуклеотида на комплиментар- ность и отбрасывание некомплиментарных участков нуклеотидов. Вероятность накопления ошибок в генетическом коде человека составляет около одной десятимиллиардной, и это при том, что генетический код человека содержит около 3 млрд. единиц. И все же возможно изменение генетического кода. Это изменение лежит в основе механизма изменчивости, обеспечивающего естественный отбор и эволюцию живого мира. Различают наследственную и ненаследственную (модификационную) изменчивость. Модификационная изменчивость вызывается внешними условиями и обеспечивает приспособляемость организма к изменениям этих условий. Модификационная изменчивость не наследуется. Наследственная изменчивость называется мутацией. Мутация вызывается ошибками кодирования генетического материала под влиянием вредных веществ или излучений. Вследствие мутации возникают новые варианты генов. Мутации, как правило, являются вредными, поэтому их обладатели или погибают, или не дают жизнеспособного потомства. Но часть мутантов может оказаться по каким-либо причинам лучше приспособленными к изменявшимся внешним условиям и получить преимущество при естественном отборе. Прошедшие на генетическом уровне изменения закрепляются. Клетки организма специализированы, то есть в различных типах клеток те или иные группы генов активизированы, другая же часть заблокирована и не активна. Лишь зародышевая клетка содержит всю информацию, касающуюся плана построения организма. Дифференциация клеток происходит по мере развития организма. Роль регуляторов активности выполняют гистоны, входящие в состав хроматина, и служащие также упаковочным материалом для ДНК. На активность генов оказывает важное влияние и «соседство», то есть какие клетки находятся в окружении. Если выделить какую-либо клетку и создать для нее питательную среду, эта клетка будет вести себя как зародышевая, то есть все гены, ранее заблокированные, будут разблокированы, и гене- 330 4. Биосфера и человек тический код будет воспроизведен полностью. Это важное обстоятельство единства генетических программ во всех клетках данного организма создает условия для создания генетических двойников — клонирования. Появились сообщения об успешных опытах по клонирванию, проведенных в Англии, Шотландии, США. В результате клонирования получены двойники лягушек, овец, обезьян. Всерьез рассматривается вопрос о клонировании человека, хотя сама постановка такого вопроса весьма сомнительна в моральном отношении. Научно-техническое направление, связанное с искусственными методами управления генетической информацией, получило название генной инженерии. Возможность внедрять в клетку желаемую генетическую информацию открывает самые широкие перспективы использования генной инженерии в медицине, животноводстве, сельском хозяйстве. В последние годы бурно развивается новое направление в медицине — молекулярная медицина. Главный вопрос традиционной медицины «Чем вы болеете?» в молекулярной медицине трансформируется в вопрос « Чем вы можете заболеть?». Молекулярная медицина выявляет генетическую предрасположенность человека к различным болезням. Методы молекулярной медицины « работают» на генном уровне и позволяют лечить как наследственные, так и ненаследственные заболевания.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Генетическая информация» з дисципліни «Історія науки»
