Энэ явдал 1941 онд болсон. "Анхны генетикч" нь романтик нэртэй мөөгөнцөр болох Neurospora болжээ. Сайхан сонсогдохгүй байна уу? Нэмж дурдахад, Neurospora нь гадаад төрхөөрөө маш дур булаам юм. Мөөгөнцрийн мицелийг хүчтэй томруулдаг шилний доор байрлуулж, биширнэ: нимгэн тунгалаг нэхсэн тор ... Та туршилтын хоолойд ургасан мөөгөнцрийг харж, байгалийн төгс бүтээлийг биширч, олон цагийг өнгөрөөж болно. Зөвхөн Америкийн генетикч Бидл, Татум нар түүнийг дотоодын байгалийн философичид биш харин судлаач гэж үздэг байв. Эрдэмтэд мөөгөнцөрийг генетикийн шинжлэх ухаанд нийцүүлэхийн тулд түүний бүтцийн нарийн ширийнийг олж мэдсэн. Тэгээд л намайг аз жаргалтай болгосон. Нейроспора бол гаплоид организм юм. Энэ нь ердөө 7 хромосомтой бөгөөд хэвийн амьдралд мөөгөнцрийн мицелид давхар багц бүхий эсүүд байдаггүй. Энэ нь хэрэв мөөгөнцөрт мутант ген гарч ирвэл үр дагавар нь маш хурдан гарч ирнэ гэсэн үг юм - эцэст нь Neurospora-д давамгайлсан хоёрдахь ген байдаггүй!

Гэхдээ энэ нь бүгд биш юм. Нейроспорагийн хувьд бэлгийн хөгжлийн үе шатыг илрүүлж болно. Амьдралын зарим үед мөөгөнцрийн мицелид тусгай "эм" эсүүд гарч ирдэг. Тэд бүх мицелийн эсүүдийн нэгэн адил гаплоид байдаг боловч тэднээс ялгаатай нь бусад эсүүдтэй нэгдэх чадвартай тул "эрэгтэй" үүрэг гүйцэтгэдэг. Ийнхүү давхар хромосом бүхий диплоид эс үүсдэг. Одоо тэдний 14 нь байна.

Эхний үед ийм эсийн цөмүүд хоорондоо нийлдэггүй бөгөөд энэ нь хэд хэдэн удаа митозоор хуваагдаж, мицелид диплоид эсийн арал үүсгэдэг. Дашрамд хэлэхэд, энэ арал нь амьтан, ургамлын олон эсийн диплоид организмыг бий болгоход байгалийн "барзгар ноорог" юм болов уу?

Гэхдээ диплоид эсийн аль нэгэнд цөмүүд нийлдэг. Энэ тохиолдолд цөмд огтлолцох, багасгах хуваагдлын үйл явц явагддаг. Товчхондоо, эс нь хоёр мейоз хуваагдалд ордог бөгөөд үүний дараа дөрвөн гаплоид эс үүсдэг. Тэд бүрэлдэж буй цэргүүд шиг бүрхүүлд яг дараалан байрладаг. Дараа нь эс бүр дахин нэг удаа митозоор хуваагддаг бөгөөд энэ нь төгсгөл юм. Үүний үр дүнд мембранаар бүрхэгдсэн 8 эс (тэдгээрийг аскоспор гэж нэрлэдэг) үүсдэг.

Одоо эх эсийн генийн нэгэнд "зовлон" тохиолдсон гэж төсөөлөөд үз дээ, тэр нь мутант болсон. Цөмийн нэгдлийн дараа үүсдэг кроссинг-оверын дараа хоёр эрлийз эс үүсэх ба тэдгээрийн нэг нь мутант генийг хүлээн авах болно. Ийм эс нь мөн үр удмаа үүсгэдэг - дөрвөн аскоспор. Уутанд генетикийн хувьд ялгаатай хоёр төрлийн аскоспор байх болно. Тэдний аль нэг нь мутант эсэхийг яаж мэдэх вэ? Бидл, Татум хоёр яг ийм зүйл хийсэн. Тэд уутнаас аскоспорыг сонгож, тэжээллэг орчинд нэг нэгээр нь суулгаж сурсан. Аскоспор бүрээс митоз хуваагдлын бүхэл бүтэн мөчлөгийн дараа мицели ургадаг - түүний шууд удам. Хэрэв бид янз бүрийн аскоспорын мицелийн шинж чанарыг харьцуулж үзвэл мутант ба хэвийн хоёрыг ялгаж чадна.

Neurospora-ийн өөр нэг гайхамшигтай чанарыг энд хэлэх хэрэгтэй.

Энэ нь маш мадаггүй зөв бөгөөд шим тэжээлийн дутагдалтай, "хамгийн бага" эсвэл "өлсгөлөн" гэж нэрлэгддэг орчинд (хэд хэдэн органик бус давс, глюкоз, аммонийн нитрат, биотин витамин) сайн ургадаг. Эдгээр бүтээгдэхүүнээс ердийн мөөгөнцөр нь биотиноос бусад бүх амин хүчил, уураг, нүүрс ус, витаминыг нэгтгэдэг.

Гэвч эрдэмтэд нэг генийг хэт ягаан туяа эсвэл рентген туяагаар цохиж, тэр нь мутант болжээ. Хэрэв ямар нэгэн амин хүчлийг нэгтгэх чадвар үүнтэй холбоотой байсан бол энэ нь нэн даруй илчлэгдэх болно: зарим аскоспорууд - эмэгтэй эсийн үр удам - ​​өлсгөлөн орчинд ургахаа болино. Мөн та мөөгөнцөрийн хэдэн зуун үеийг хүлээх шаардлагагүй. Эцсийн эцэст, аскоспор нь суларсан функцийг нөхдөг хоёрдахь генгүй: түүний үр удам нь бидний хэлсэнчлэн гаплоид, өөрөөр хэлбэл тэд зөвхөн нэг хромосом агуулдаг.

Ямар амин чухал үйл ажиллагаа нөлөөлж байгааг олж мэдэхэд л үлддэг. Бидл, Татум нар өлсгөлөнд нэрвэгдсэн орчинд төрөл бүрийн амин хүчил, витамин, давс гэх мэтийг нэг нэгээр нь нэмж, аскоспорын бүх сүргийг тарихаар шийджээ. Эцэст нь! Аскоспоруудын нэг нь аргинин, нөгөө нь триптофан агуулсан өлсгөлөнгийн орчинд соёолжээ. Энэ нь эхнийх нь аргинины нэг молекул, хоёр дахь нь триптофан үүсгэх чадваргүй байсан тул өсөөгүй гэсэн үг юм. Зөвхөн нэг шалтгаан бий - аскоспорын хромосом дээр триптофаны нийлэгжилтийг "удирдаг" ген нөлөөлдөг. Ойролцоогоор ийм байдлаар, Бидл, Татум нар амин чухал биохимийн урвалыг хянадаг 100 бие даасан генийн мутаци агуулсан 380 мутантыг (!) олсон.

Тэгээд хамгийн сонирхолтой нь энд байна. Ген бүрийн хувьд хэд хэдэн мутант олдсон. Тиймээс триптофаны нийлэгжилтийг хариуцдаг ген нь 30 мутантыг эзэлжээ. Тэд бүгд адилхан уу? Хүн бүрийн триптофаныг нийлэгжүүлэх чадвар нь генийн нэг хэсэгтээ мууддаг уу? Энэ асуултад хариулахын тулд эрдэмтэд 30 мутантыг бүгдийг нь өөр хоорондоо огтолжээ.

Эдгээр туршилтуудад мутантуудыг хоёр бүлэгт хуваасан. Нэгдүгээр бүлгийн мутантууд кроссинг-оверын үед хоёр дахь бүлгийн мутантуудыг харилцан нөхөж байв. Үүний үр дүнд аскоспоруудын дунд триптофаныг нэгтгэдэг "зэрлэг" төрлийн рекомбинантууд олдсон. Энэ нь триптофаны нийлэгжилтэнд хоёр ген оролцох ёстой гэсэн үг юм: эхний бүлгийн мутантуудад нэг ген, хоёрдугаар бүлгийн мутантуудад өөр ген нөлөөлдөг. Гэхдээ эдгээр генүүд юуг хянадаг вэ?

* (Энэ нь мутацид өөрчлөгддөггүй төрөл бөгөөд ихэнхдээ байгалийн нөхцөлд олддог нэр юм.)

Хэрэв триптофаны оронд серин, индол нэмбэл хоёр бүлгийн мутантууд өсч, дунд триптофан гарч ирэв. Энэ нь бүх мутантууд индол болон сериныг триптофан болгон хувиргаж чадна гэсэн үг юм. Эндээс дүгнэлт гарч байна: индол ба серин нь амьд эсийн биосинтезийн гинжин хэлхээнд триптофаны урьдал бодис юм.

Энэ функцийг хаасан мутант олдсон үед энэ таамаглал батлагдсан. Энэ нь зэрлэг Neurospora-д байдаг триптофан синтетаза ферментийг үүсгэдэггүй.

Эхний бүлгийн мутантууд мөн хоёрдугаар бүлгийн мутантуудын өсөлтийг өдөөдөг бодисыг нэгтгэж чадсан. Энэ бодис нь антранилийн хүчил болох нь тогтоогдсон бөгөөд энэ нь индолын урьдал үүрэг гүйцэтгэдэг бололтой. Энэ нь эхний бүлгийн мутантуудад антранилийн хүчлийг индол болгон хувиргах урвал тасалдаж, хоёрдугаар бүлгийн мутантууд антранилийн хүчлийг нэгтгэж чадахгүй, харин индол болгон хувиргах чадвартай гэсэн үг юм.

Эдгээр мэдээлэлд үндэслэн амьд эсэд триптофан нийлэгжүүлэх аргыг нээсэн: антранилийн хүчил нь индол болж хувирдаг. Индол нь серинтэй нэгдэж, триптофан синтетаза ферментийн нөлөөн дор триптофан болж хувирдаг. Триптофаны нийлэгжилтэнд дор хаяж гурван ген оролцдог бөгөөд тэдгээр нь тус бүр нь фермент үйлдвэрлэх үүрэгтэй. Эдгээр генийг хөндлөн огтлолцох урвалаар Neurospora хромосомтой холбож болно.

Тиймээс 1941 онд байгалийн шинжлэх ухааны түүхэнд анх удаа эрдэмтэд уураг, ферментийн нийлэгжилтийг хариуцдаг хромосомын генийг олж илрүүлжээ. Бидл, Татум нар судалгааныхаа дүгнэлтийг "Нэг ген, нэг фермент" гэж томъёолжээ. Эсийн генүүд нь бодисын солилцооны урвалыг хурдасгадаг түүний бүх ферментийн нийлэгжилтийг хянадаг бөгөөд ген бүр зөвхөн нэг ферментийг хянадаг гэж үздэг.

Хэрэв та энэ талаар бодож байгаа бол энэ таамаглалын хамрах хүрээ нь нэрнээс нь хамаагүй өргөн байна гэж төсөөлж болно. Үнэхээр. Бүх ферментүүд уураг гэдгийг бид мэднэ. Гэхдээ ферментээс гадна бие махбодид ферментийн бус уураг байдаг. Эдгээр нь гемоглобин, эсрэгбие болон бусад. Тэдний синтезийн мэдээлэл хаана хадгалагддаг вэ? Мөн хромосомын генд байдаг. Тийм ч учраас "Нэг ген - нэг фермент" гэсэн таамаглал одоо "Нэг ген - нэг уураг", эсвэл бүр: "Нэг ген - нэг пептидийн гинж" гэж сонсогдож байна.

1941 он хүртэл генетик ба биохими нь тусдаа шинжлэх ухаан байсан бөгөөд тус бүр өөрийн чадлынхаа хэрээр амьдралын нууцын түлхүүрийг олохыг хичээсэн: генетикчид генийг, биохимичид ферментийг нээсэн. Америкийн эрдэмтэн Бидл, Татум, Бреннер нарын туршилтууд нь амьдралын энэ хоёр нэгжийг хооронд нь холбож, генетик, биохимийн хамтын ажиллагааны үндэс суурийг тавьсан бөгөөд үүний зэрэгцээ биологийн түүхэнд хосгүй мэдлэгийн дэвшлийг бий болгосон юм. Ген нь тодорхой уургийн нийлэгжилтийг хянадаг тодорхой нэгж хэлбэрээр гарч ирэв. Энэ бол судалгааны чанарын шинэ түвшин байсан.

Neurospora-тай хийсэн туршилтууд эрдэмтдэд урам зориг өгсөн боловч ген гэж юу вэ? Энэ нь ямар бодисоор хийгдсэн бэ? Уургийн нийлэгжилтийг хэрхэн зохицуулдаг вэ?

Генетик нь нянгийн хаант улсад хайлт хийж эхэлсний дараа л байгалийн эдгээр оньсого тааварлав. Гэхдээ бид генетикийн туршилтын шинэ баатруудын тухай түүхийг эхлэхээс өмнө эцэст нь тэдэнтэй илүү сайн танилцах ёстой.

» , » Нэг ген, нэг фермент

Нэг ген, нэг фермент

         92
Нийтэлсэн огноо: 2018 оны долдугаар сарын 24

    

Нэг ген, нэг ферментийн таамаглал нь ген бүр нэг ферментийн нийлэгжилт, үйл ажиллагааг хянадаг гэсэн 1940-өөд оны эхээр дэвшүүлсэн санаа юм. Генетик, биохимийн салбаруудыг нэгтгэсэн энэхүү үзэл баримтлалыг Америкийн генетикч Жорж Уэллс Бидл, Америкийн биохимич Эдвард Л.Татум нар Neurospora crassa-ийн судалгааг санаачилсан юм. Тэдний туршилтанд эхлээд мутаци үүсгэгч рентген туяаны хэлбэрийг дүрсэлж, дараа нь зэрлэг омгийн амьд үлдэхэд шаардлагатай шим тэжээлийг агуулсан хамгийн бага өсөлтийн орчинд өсгөвөрлөхөд оров. Мутантын хөгц омог өсөхийн тулд тодорхой амин хүчлийг нэмэх шаардлагатай болохыг тэд олж мэдэв. Энэхүү мэдээллийг ашиглан судлаачид тодорхой генийн мутацийг ихэвчлэн алга болсон амин хүчлийг үүсгэдэг бодисын солилцооны зам дахь тусгай ферментийн тасалдалтай холбож чадсан. Бүх генүүд ферментийг кодлодоггүй бөгөөд зарим ферментүүд нь хоёр ба түүнээс дээш генээр кодлогдсон хэд хэдэн богино полипептидээс бүрддэг нь одоо мэдэгдэж байна.

Генийн илэрхийлэлЭнэ нь генийн удамшлын мэдээллийг функциональ бүтээгдэхүүн болох РНХ эсвэл уураг болгон хувиргах үйл явц юм. Генийн илэрхийлэлийг үйл явцын бүх үе шатанд зохицуулж болно: транскрипцийн үед, орчуулгын үед, уургийн орчуулгын дараах өөрчлөлтийн үе шатанд.

Генийн илэрхийлэл нь хувьслын өөрчлөлтийн субстрат юм.

Прокариотуудын транскрипцийн түвшинд генийн илэрхийлэлийн зохицуулалт:

Эс дэх транскрипцийн зохицуулалтыг бие даасан генүүд, тэдгээрийн блокууд, тэр ч байтугай бүх хромосомын түвшинд гүйцэтгэдэг. Дүрмээр бол олон генийг хянах чадвар нь ижил төрлийн транскрипцийн хүчин зүйлүүд харилцан үйлчилдэг нийтлэг зохицуулалтын нуклеотидын дарааллаар хангагдана. Тодорхой эффекторуудын үйл ажиллагааны хариуд ийм хүчин зүйлүүд нь генийн зохицуулалтын дарааллыг өндөр нарийвчлалтайгаар холбох чадварыг олж авдаг. Үүний үр дагавар нь харгалзах генийн транскрипцийг сулруулж эсвэл бэхжүүлэх явдал юм. Бактерийн эсүүд РНХ-ийн синтезийг зохицуулахад ашигладаг транскрипцийн гурван үндсэн үе шат нь эхлэл, сунгалт, төгсгөл юм.

Эукариот дахь генийн илэрхийлэл нь прокариотуудаас ялгаатай:

1) Эукариотуудад гурван төрлийн РНХ полимераз байдаг: РНХ полимераз1 нь рибосомын генийн транскрипцийг хурдасгадаг. РНХ полимераз 2 нь бүх бүтцийн генийн транскрипцийг хурдасгадаг. РНХ полимераза3 нь tRNA болон 5S рибосомын РНХ-ийн транскрипцийг хурдасгадаг (зөвхөн эукариотуудад байдаг мРНХ үүсэхийг катализатор).

2) Эукариотуудын промотер бүс илүү урт байдаг.

3) Эукариотуудад аливаа генийг ээлжлэн кодлох болон кодлохгүй дарааллаар төлөөлдөг. Кодлох нь экзон, кодлох нь интрон юм.

4) Эукариотуудад уургаар танигдах өсгөгч байдаг. Тэд транскрипцийн эхэн үеэс нэлээд хол байрлаж болно. Өсгөгч ба түүнтэй холбоотой уураг нь РНХ полимеразыг ДНХ-тэй холбодог газарт ойртдог.

5) Транскрипцийг дарах "дуу намсгагч" байдаг.

"Нэг ген, нэг фермент" гэсэн таамаглал, ген бүр зөвхөн нэг полипептидийн гинжийг кодлох боломжтой бөгөөд энэ нь эргээд илүү нарийн төвөгтэй уургийн цогцолборт дэд нэгж болгон орж болно. Энэ онолыг 1941 онд Г.Бидл, Э.Татум нар нейроспорагийн генетик, биохимийн шинжилгээний үндсэн дээр дэвшүүлсэн бөгөөд туршилтын нөхцөлд янз бүрийн мутацийн нөлөөн дор биохимийн урвалын зөвхөн нэг гинжин урвал явагддаг болохыг тогтоожээ. унтраасан. "Хоёр ген - нэг полипептид" системийг нээсэн, мөн давхардсан генүүд байгаатай холбоотойгоор энэхүү онолын үнэмлэхүй үнэн эсэхэд эргэлзээ төрж байв. Функциональ үүднээс авч үзвэл энэ онол нь олон үйлдэлт уургийг нээсэн учир нөхцөлт юм.

Цаг хугацаа өнгөрөхөд эсийн оршин тогтнох хэв маяг. Эсийн (амьдралын) мөчлөг. Апоптоз ба үхжил. Митоз (пролифератив) мөчлөг. Митозын мөчлөгийн гол үйл явдлууд. Митозын мөчлөгийн нөхөн үржихүйн (интерфаз) ба салгах (митоз) үе шатууд. Анагаах ухаанд эсийн өсөлтийн асуудал.

Эсийн мөчлөг- энэ нь эх эсийг хуваах замаар үүссэн үеэс эхлэн өөрөө хуваагдах эсвэл үхэх хүртэл эсийн оршин тогтнох хугацаа юм.

Эсийн мөчлөгийн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг бол митозын мөчлөг- эсийг хуваагдахад бэлтгэх явцад болон хуваагдах явцад тохиолддог харилцан уялдаатай, цаг хугацааны зохицуулалттай үйл явдлын цогц юм. Нэмж дурдахад амьдралын мөчлөг нь эс нь олон эсийн организмын тодорхой үүргийг гүйцэтгэдэг үе, түүнчлэн амрах үеийг багтаадаг. Амрах үед эсийн шууд хувь заяа тодорхойлогддоггүй: энэ нь митозын бэлтгэлийг эхлүүлж эсвэл тодорхой функциональ чиглэлээр мэргэшиж эхэлдэг.

Ихэнх эсийн митозын мөчлөгийн үргэлжлэх хугацаа 10-50 цаг байдаг.Митозын мөчлөгийн биологийн ач холбогдол нь хэд хэдэн эсийн үеийн хромосомын тасралтгүй байдлыг хангаж, удамшлын мэдээллийн эзэлхүүн, агуулгын хувьд тэнцүү эсүүд үүсэхийг хангадагт оршино. . Тиймээс мөчлөг нь хувь хүний ​​хөгжилд эукариот хэлбэрийн эсийн зохион байгуулалтыг нөхөн үржих бүх нийтийн механизм юм.

эх эсийн удамшлын материалын репликаци (өөрийгөө хуулбарлах) ба энэ материалыг охин эсийн хооронд жигд хуваарилахаас бүрдэнэ. Түүний доторх митозын мөчлөгийн хоёр үндсэн үйл явдлын дагуу сонгодог цитологийн интерфаз ба митозд тохирсон нөхөн үржихүйн болон салангид үе шатуудыг ялгах.

Апоптоз- програмчлагдсан эсийн үхэл, эсийн түвшинд өөрийгөө устгах зохицуулалттай үйл явц бөгөөд үүний үр дүнд эсүүд плазмын мембранаар хязгаарлагддаг бие даасан апоптозын биетүүдэд хуваагддаг. Үхсэн эсийн хэсгүүд нь ихэвчлэн макрофагууд эсвэл хөрш зэргэлдээх эсүүдээр маш хурдан фагоцитозд ордог бөгөөд үрэвслийн урвалыг алгасдаг. Апоптозын үйл явц 1-3 цаг үргэлжилнэ. Апоптозын үндсэн функцүүдийн нэг нь гэмтэлтэй (гэмтсэн, мутант, халдвар авсан) эсийг устгах явдал юм.

Үхжил- аливаа экзо болон эндоген гэмтлийн үр дүнд амьд организмын орон нутгийн эд эсийн үхэлд илэрхийлэгддэг эмгэг процесс. Үхжил нь цитоплазмын уургийн хавдар, денатураци, коагуляци, эсийн органелл, эцэст нь бүхэл эсийг устгах замаар илэрдэг. Эд эсийн үхжил гэмтлийн хамгийн түгээмэл шалтгаанууд нь: цусны хангамжийг зогсоох, бактери, вирусын эмгэг төрүүлэгч бүтээгдэхүүнд өртөх явдал юм.

30. Митозын мөчлөг. Интерфазын үеийн гол үйл явдлууд. Митозын үе шатуудын агуулга, ач холбогдол. Митозын биологийн ач холбогдол.

Митоз(пролифератив)мөчлөг - эсийг хуваагдахад бэлтгэх явцад болон хуваагдах явцад тохиолддог харилцан уялдаатай, цаг хугацааны зохицуулалттай үйл явдлын цогц юм. Үүнээс гадна амьдралын мөчлөгт орно эсийн гүйцэтгэлийн хугацааолон эсийн организм тодорхой функцууд,түүнчлэн амрах хугацаа. Амрах үед эсийн шууд хувь заяа тодорхойлогддоггүй: энэ нь митозын бэлтгэлийг эхлүүлж эсвэл тодорхой функциональ чиглэлээр мэргэшиж эхэлдэг. Ихэнх эсийн митозын мөчлөгийн үргэлжлэх хугацаа 10-50 цаг байна.

Митозын мөчлөгийн биологийн ач холбогдолЭнэ нь хэд хэдэн эсийн үеийн хромосомын тасралтгүй байдлыг хангаж, удамшлын мэдээллийн хэмжээ, агуулгын хувьд тэнцүү эсүүд үүсэхийг баталгаажуулдаг. Тиймээс мөчлөг нь хувь хүний ​​хөгжилд эукариот хэлбэрийн эсийн зохион байгуулалтыг нөхөн үржих бүх нийтийн механизм юм.

Митозын мөчлөгийн гол үйл явдлууд-д багтана давхардал(өөрийгөө давхарлах) эх эсийн удамшлын материал ба дотор жигд хуваарилалтэнэ материалын охин эсийн хооронд . Эдгээр үйл явдлууд нь химийн болон морфологийн бүтэц дэх байгалийн өөрчлөлтүүд дагалддаг хромосомууд -эукариот эсийн генетикийн материалын 90 гаруй хувь нь төвлөрсөн цөмийн бүтэц (амьтны эсийн гаднах ДНХ-ийн гол хэсэг нь митохондрид байрладаг).

Хромосомууд нь хромосомын гаднах механизмтай харилцан үйлчлэлцэхдээ: а) генетикийн мэдээллийг хадгалах, б) эсийн зохион байгуулалтыг бий болгох, хадгалахад энэ мэдээллийг ашиглах, в) удамшлын мэдээллийг унших зохицуулалт, г) генетикийг хоёр дахин нэмэгдүүлэх (өөрөө хуулбарлах) боломжийг олгодог. материал, д) эх эсээс охин эс рүү шилжүүлэх.

Митозын мөчлөгийн үед эсийн өөрчлөлт.

Митозын мөчлөгийн хоёр үндсэн үйл явдалд үндэслэн үүнийг ялгадаг нөхөн үржихүйнТэгээд хувааххаргалзах үе шатууд интерфазТэгээд митозсонгодог цитологи (Зураг 2.11).

Интерфазын эхний үе шатанд ( постмитоз, пресинтетик,эсвэл Ги үе) интерфазын эсийн зохион байгуулалтын шинж чанар сэргэж, телофазад эхэлсэн цөм үүсэх ажил дуусна. Цитоплазмаас их хэмжээний уураг (90% хүртэл) цөмд ордог. Цитоплазмд хэт бүтцийн өөрчлөлттэй зэрэгцэн уургийн нийлэгжилт эрчимжиж байна. Энэ нь эсийн массын өсөлтийг дэмждэг. Хэрэв охин эс дараагийн митозын мөчлөгт орох юм бол синтезүүд нь чиглэгддэг: ДНХ-ийн химийн прекурсорууд, ДНХ-ийн репликацийн урвалыг идэвхжүүлдэг ферментүүд үүсч, энэ урвалыг эхлүүлэх уураг нийлэгдэнэ. Ийм байдлаар дараагийн үе хоорондын нийлэгжилтэнд бэлтгэх процессууд явагддаг.

IN синтетикэсвэл S-үеэс дэх удамшлын материалын хэмжээ хоёр дахин нэмэгддэг. Энэ нь ДНХ-ийн ороомгийг хоёр гинжин хэлхээнд салгаж, дараа нь тэдгээрийн ойролцоо нэмэлт гинжин нийлэгжилтээс бүрдэнэ. Үүний үр дүнд хоёр ижил ороомог гарч ирнэ. ДНХ-ийн молекулууд эхийн молекулуудыг нөхөж, хромосомын уртын дагуу тусдаа хэсгүүдэд үүсдэг бөгөөд нэг хромосомын өөр өөр хэсгүүдэд, түүнчлэн өөр өөр хромосомуудад нэгэн зэрэг (асинхрон) үүсдэггүй. Дараа нь хэсгүүд (хуулбарлах нэгжүүд - хуулбарууд) шинээр бий болсон ДНХ нь нэг макромолекулд "оёдог".

Синтетик үеийн төгсгөлөөс митозын эхлэл хүртэлх хугацаа постсинтетик(премитоз), эсвэл G 2 - үеинтерфаз. Энэ нь РНХ, ялангуяа уургийн эрчимтэй нийлэгжилтээр тодорхойлогддог. Интерфазын эхэн үетэй харьцуулахад цитоплазмын масс хоёр дахин нэмэгддэг. Энэ нь эс митоз руу ороход зайлшгүй шаардлагатай.

ГенетикШинжлэх ухаан залуу биш, 1865 онд Менделээс эхлээд өнөөг хүртэл судалгааг хэдэн зууны турш хийж ирсэн. Удамшлын шинж чанарын нэгжийн "ген" гэсэн нэр томъёог 1911 онд Йохансен анх санаачилсан бөгөөд 1940-өөд онд Татум, Бидл нарын дэвшүүлсэн "нэг ген, нэг фермент" гэсэн ойлголтоор боловсронгуй болгосон.

Энэ байрлалыг Дрозофила ялаа дээр хийсэн туршилтаар тодорхойлсон боловч хүмүүст ч мөн адил хамаарна; Эцсийн эцэст, бүх амьтны амьдрал нь тэдний ДНХ-ээр тодорхойлогддог. Хүний ДНХ-ийн молекул нь бусад бүх организмаас том, бүтэц нь илүү нарийн төвөгтэй боловч түүний үйл ажиллагааны мөн чанар нь бүх амьд биетүүдэд адилхан байдаг.

"Үзэл баримтлал" нэг ген - нэг ферментТатум, Бидл нарын санаан дээр үндэслэн үүссэн "гэж дараах байдлаар томъёолж болно.
1. Бүх биологийн процессууд генетикийн хяналтанд байдаг.
2. Бүх биохимийн процессууд нь алхам алхмаар урвалын хэлбэрээр явагддаг.
3. Биохимийн урвал бүр нь эцсийн эцэст янз бүрийн бие даасан генүүдийн хяналтан дор байдаг.
4. Тодорхой генийн мутаци нь эсийн тодорхой химийн урвал явуулах чадварыг өөрчлөхөд хүргэдэг.

Түүнээс хойш "нэг ген - нэг фермент" гэсэн ойлголт бага зэрэг өргөжиж, одоо "нэг ген" гэх мэт сонсогдож байна. нэг ген - нэг уураг" Нэмж дурдахад, сүүлийн үеийн судалгаагаар зарим генүүд бусадтай хослуулан өвөрмөц уураг үүсгэдэг, өөрөөр хэлбэл зарим генүүд нэгээс олон уураг кодлодог болохыг харуулж байна.

Хүний геномойролцоогоор 3 тэрбум хос нуклеотид агуулдаг; 50,000-аас 100,000 хүртэл байдаг гэж үздэг. Геномыг тайлсаны дараа ердөө 30 мянга орчим ген байгаа нь тогтоогдсон.Эдгээр генүүдийн харилцан үйлчлэл нь төсөөлж байснаас хамаагүй төвөгтэй юм. Генүүд нь ДНХ-ийн хэлхээнд кодлогдсон бөгөөд тэдгээр нь тодорхой цөмийн уурагтай нийлж хромосом үүсгэдэг.

Генүүд- зөвхөн ДНХ-ийн сегментүүд биш: тэдгээр нь кодлох дараалал - экзонууд, кодчилдоггүй дараалалууд - нитронуудтай огтлолцсоноор үүсдэг. Экзонууд нь ДНХ-ийн илэрхийлэгдэх хэсэг болохын хувьд организмын хамгийн чухал молекулын зөвхөн багахан хэсгийг бүрдүүлдэг; ихэнх нь илэрхийлэгддэггүй, нитроноор үүсгэгддэг бөгөөд үүнийг ихэвчлэн "чимээгүй" ДНХ гэж нэрлэдэг.

Ойролцоогоор хэмжээ, бүтэц хүний ​​геномдоорх зурагт үзүүлэв. Хүний хромосомын функциональ уртыг центиморганидаар илэрхийлдэг. Центиморганид (cM) нь мейозын үед хөндлөн гарах магадлал 1% байх зай юм. Генийн холболтын шинжилгээгээр хүний ​​геномын урт нь 3000 см орчим болохыг харуулсан.

Дундаж хромосом 130 сая нуклеотидын суурь хосоор кодлогдсон 1500 орчим генийг агуулдаг. Доорх зурагт геномын физик болон функциональ хэмжээг схемийн дагуу харуулав: эхнийх нь нуклеотидын хосоор, хоёр дахь нь cM-ээр тооцогдоно. Хүний геномын ихэнх хэсэг нь "чимээгүй" ДНХ-ээр илэрхийлэгддэг бөгөөд илэрхийлэгддэггүй.

Асаалттай ДНХ матрицТранскрипцийн үйл явцын үр дүнд РНХ, дараа нь уураг нийлэгждэг. Үүний үр дүнд ДНХ-ийн дараалал нь эсийн функциональ уургийн дарааллыг бүрэн тодорхойлдог. Бүх уураг дараах байдлаар нийлэгдэнэ.
ДНХ => РНХ => уураг

Хүн болон бусад хөхтөн амьтдын генетикийн аппарат нь бусад амьд организмынхаас илүү төвөгтэй байдаг, учир нь хөхтөн амьтдын зарим генийн хэсгүүдийг бусад генийн хэсгүүдтэй хослуулах боломжтой байдаг. генүүд, үр дүнд нь цоо шинэ уургийн нийлэгжилт эсвэл тусдаа эсийн үйл ажиллагааг хянах боломжтой.

Иймээс хүний ​​хувьд илэрхийлэгдсэн генийн хэмжээг бодитоор нэмэгдүүлэхгүйгээр генийн тоог нэмэгдүүлэх боломжтой байдаг. ДНХэсвэл генийн үнэмлэхүй тоо.
Ерөнхийдөө бүх генетикийн материалын 70 орчим хувь нь илэрхийлэгддэггүй.

Амьд эс бүрт химийн олон урвал явагддаг. Ферментүүд нь онцгой бөгөөд маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг уураг юм. Тэдгээрийг биокатализатор гэж нэрлэдэг. Бие дэхь гол зүйл бол биохимийн урвалыг хурдасгах явдал юм. Эдгээр молекулуудын харилцан үйлчлэлээр катализатор болдог анхны урвалжуудыг субстрат, эцсийн нэгдлүүдийг бүтээгдэхүүн гэж нэрлэдэг.

Байгалийн хувьд ферментийн уураг нь зөвхөн амьд системд ажилладаг. Гэхдээ орчин үеийн биотехнологи, эмнэлзүйн оношлогоо, эм, анагаах ухаанд цэвэршүүлсэн ферментүүд эсвэл тэдгээрийн цогцолборууд, түүнчлэн системийг ажиллуулахад шаардлагатай нэмэлт бүрэлдэхүүн хэсгүүд, судлаачдад өгөгдлийг дүрслэн харуулахад ашигладаг.

Ферментийн биологийн ач холбогдол, шинж чанар

Эдгээр молекулуудгүйгээр амьд организм ажиллах боломжгүй болно. Бүх амин чухал үйл явц нь ферментийн ачаар жигд явагддаг. Бие дэх ферментийн уургийн гол үүрэг бол бодисын солилцоог зохицуулах явдал юм. Тэдгээргүйгээр хэвийн бодисын солилцоо боломжгүй юм. Молекулуудын үйл ажиллагааны зохицуулалт нь идэвхжүүлэгч (индуктор) эсвэл дарангуйлагчийн нөлөөн дор явагддаг. Хяналт нь уургийн нийлэгжилтийн янз бүрийн түвшинд ажилладаг. Мөн бэлэн молекул дээр "ажилладаг".

Ферментийн уургийн гол шинж чанар нь тодорхой субстратын өвөрмөц чанар юм. Үүний дагуу зөвхөн нэг буюу хэд хэдэн урвалыг катализлах чадвар. Ихэвчлэн ийм процессууд буцаах боломжтой байдаг. Нэг фермент нь хоёр функцийг хариуцдаг. Гэхдээ энэ нь бүгд биш юм.

Ферментийн уургийн үүрэг чухал юм. Тэдгээргүйгээр биохимийн урвал явагдахгүй. Ферментийн үйл ажиллагааны улмаас урвалжууд эрчим хүчний ихээхэн зардалгүйгээр идэвхжүүлэх саадыг даван туулах боломжтой болдог. Бие махбодь нь 100 ° C-аас дээш температурыг халаах, химийн лаборатори гэх мэт түрэмгий бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ашиглах чадваргүй байдаг. Ферментийн уураг нь субстраттай холбогддог. Холбогдсон төлөвт өөрчлөлт нь сүүлчийнх нь дараа гарахад тохиолддог. Химийн синтезд ашигладаг бүх катализаторууд яг ийм байдлаар ажилладаг.

Уураг-ферментийн молекулын зохион байгуулалтын түвшин хэд вэ?

Ихэвчлэн эдгээр молекулууд нь гуравдагч (бөмбөрцөг) эсвэл дөрөвдөгч (хэд хэдэн холбосон бөмбөрцөг) уургийн бүтэцтэй байдаг. Тэдгээрийг эхлээд шугаман хэлбэрээр нэгтгэдэг. Дараа нь тэд шаардлагатай бүтэц рүү унадаг. Үйл ажиллагааг хангахын тулд биокатализатор нь тодорхой бүтэцтэй байх шаардлагатай.

Ферментүүд нь бусад уургийн нэгэн адил дулаан, хэт рН-ийн утга, түрэмгий химийн нэгдлүүдийн нөлөөгөөр устдаг.

Ферментийн нэмэлт шинж чанарууд

Эдгээрийн дотор бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн дараах шинж чанарууд байдаг.

1. Stereospecificity - зөвхөн нэг бүтээгдэхүүн үүсэх.
2. Региосонголт гэдэг нь химийн холбоог таслах эсвэл зөвхөн нэг байрлал дахь бүлгийг өөрчлөх явдал юм.
3. Chemoselectivity - зөвхөн нэг урвалын катализ.

Ажлын онцлог

Түвшин өөр өөр байдаг. Гэхдээ аливаа фермент нь ижил төстэй бүтэцтэй нэгдлүүдийн тодорхой субстрат эсвэл бүлгийн эсрэг үргэлж идэвхтэй байдаг. Уургийн бус катализаторууд ийм шинж чанартай байдаггүй. Өвөрмөц чанарыг 10−10 моль/л хүрч болох холболтын тогтмолоор (моль/л) хэмждэг. Идэвхтэй ферментийн ажил хурдан явагддаг. Нэг молекул секундэд хэдэн мянгаас сая хүртэлх үйлдлийг хурдасгадаг. Биохимийн урвалын хурдатгалын зэрэг нь ердийн катализатороос хамаагүй өндөр (1000-100000 дахин).

Ферментийн үйлдэл нь хэд хэдэн механизм дээр суурилдаг. Хамгийн энгийн харилцан үйлчлэл нь нэг субстратын молекултай тохиолддог бөгөөд дараа нь бүтээгдэхүүн үүсдэг. Ихэнх ферментүүд нь урвалд ордог 2-3 өөр молекулыг холбох чадвартай байдаг. Жишээлбэл, бүлэг эсвэл атомыг нэг нэгдлээс нөгөөд шилжүүлэх эсвэл "пингийн теннис" зарчмыг ашиглан давхар орлуулах. Эдгээр урвалын хувьд нэг субстратыг ихэвчлэн нэгтгэдэг бөгөөд хоёр дахь нь функциональ бүлгээр дамжин ферменттэй холбогддог.

Судалгааг дараахь аргуудыг ашиглан явуулдаг.

1. Завсрын болон эцсийн бүтээгдэхүүний тодорхойлолт.
2. Субстраттай холбоотой бүтэц, функциональ бүлгүүдийн геометрийг судалж, өндөр
3. Ферментийн генийн мутаци, түүний синтез, үйл ажиллагааны өөрчлөлтийг тодорхойлох.

Идэвхтэй, холбох газар

Субстратын молекул нь ферментийн уургаас хамаагүй бага хэмжээтэй байдаг. Тиймээс биокатализаторын цөөн тооны функциональ бүлгүүдийн улмаас холболт үүсдэг. Тэд амин хүчлүүдийн тодорхой багцаас бүрдсэн идэвхтэй төвийг бүрдүүлдэг. Бүтэц нь уургийн бус шинж чанартай протезийн бүлгийг агуулдаг бөгөөд энэ нь идэвхтэй төвийн нэг хэсэг байж болно.

Тусдаа бүлэг ферментийг ялгах хэрэгтэй. Тэдний молекул нь молекултай байнга холбогдож, түүнээс ялгардаг коэнзим агуулдаг. Бүрэн үүссэн ферментийн уургийг холофермент гэж нэрлэдэг ба кофакторыг арилгавал апофермент гэнэ. Витамин, металл, азотын суурийн деривативууд (NAD - никотинамид аденины динуклеотид, FAD - флавин аденины динуклеотид, FMN - флавин мононуклеотид) нь ихэвчлэн коэнзимийн үүрэг гүйцэтгэдэг.

Холбох газар нь субстратын өвөрмөц байдлыг хангадаг. Үүний ачаар тогтвортой субстрат-ферментийн цогцолбор үүсдэг. Бөмбөрцгийн бүтэц нь гадаргуу дээр тодорхой хэмжээтэй нүхтэй байхаар бүтээгдсэн бөгөөд энэ нь субстратыг бэхлэх боломжийг олгодог. Энэ бүс нь ихэвчлэн идэвхтэй төвийн ойролцоо байрладаг. Бие даасан ферментүүд нь кофактор эсвэл металлын ионуудтай холбогдох газруудтай байдаг.

Дүгнэлт

Ферментийн уураг нь биед чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Ийм бодисууд нь химийн урвалыг хурдасгаж, бодисын солилцооны үйл явц - бодисын солилцоог хариуцдаг. Аливаа амьд эсэд нэгдлүүдийг бууруулах урвал, задрал, нийлэгжилт зэрэг олон зуун биохимийн процессууд байнга явагддаг. Бодис нь их хэмжээний энерги ялгаруулж байнга исэлддэг. Энэ нь эргээд нүүрс ус, уураг, өөх тос, тэдгээрийн цогцолбор үүсэхэд зарцуулагддаг. Задрах бүтээгдэхүүн нь шаардлагатай органик нэгдлүүдийг нийлэгжүүлэх бүтцийн элемент юм.