1953 წელს ისეთი ნივთიერების მოლეკულური ორგანიზაციის პრინციპის აღმოჩენის შემდეგ, როგორიცაა დნმ, დაიწყო მოლეკულური ბიოლოგიის განვითარება. შემდგომი კვლევის პროცესში, მეცნიერებმა გაარკვიეს, თუ როგორ ხდება დნმ-ის რეკომბინაცია, მისი შემადგენლობა და როგორ არის აგებული ჩვენი ადამიანის გენომი.
ყოველდღე რთული პროცესები ხდება მოლეკულურ დონეზე. როგორ არის აგებული დნმ-ის მოლეკულა, რისგან შედგება? და რა როლს ასრულებენ დნმ-ის მოლეკულები უჯრედში? მოდით დეტალურად ვისაუბროთ ორმაგი ჯაჭვის შიგნით მიმდინარე ყველა პროცესზე.
რა არის მემკვიდრეობითი ინფორმაცია?
მაშ, საიდან დაიწყო ეს ყველაფერი? ჯერ კიდევ 1868 წელს აღმოაჩინეს ბაქტერიების ბირთვებში. ხოლო 1928 წელს ნ.კოლცოვმა წამოაყენა თეორია, რომ ცოცხალი ორგანიზმის შესახებ ყველა გენეტიკური ინფორმაცია დაშიფრულია დნმ-ში. მაშინ ჯ.უოტსონმა და ფ.კრიკმა 1953 წელს იპოვეს უკვე კარგად ცნობილი დნმ-ის სპირალის მოდელი, რისთვისაც დამსახურებულად მიიღეს აღიარება და ჯილდო - ნობელის პრემია.
მაინც რა არის დნმ? ეს ნივთიერება შედგება 2 ერთიანი ძაფისგან, უფრო სწორად სპირალებისგან. ასეთი ჯაჭვის მონაკვეთს გარკვეული ინფორმაციით ეწოდება გენი.
დნმ ინახავს ყველა ინფორმაციას იმის შესახებ, თუ რა სახის ცილები წარმოიქმნება და რა თანმიმდევრობით. დნმ-ის მაკრომოლეკულა წარმოუდგენლად მოცულობითი ინფორმაციის მატერიალური მატარებელია, რომელიც ფიქსირდება ცალკეული აგურის - ნუკლეოტიდების მკაცრი თანმიმდევრობით. სულ 4 ნუკლეოტიდია, ისინი ერთმანეთს ავსებენ ქიმიურად და გეომეტრიულად. მეცნიერებაში შევსების, ანუ კომპლემენტარობის ეს პრინციპი მოგვიანებით იქნება აღწერილი. ეს წესი გადამწყვეტ როლს ასრულებს გენეტიკური ინფორმაციის დაშიფვრასა და გაშიფვრაში.
ვინაიდან დნმ-ის ჯაჭვი წარმოუდგენლად გრძელია, ამ თანმიმდევრობით გამეორება არ ხდება. ყველა ცოცხალ არსებას აქვს დნმ-ის საკუთარი უნიკალური ჯაჭვი.
დნმ-ის ფუნქციები
ფუნქციები მოიცავს მემკვიდრეობითი ინფორმაციის შენახვას და მის გადაცემას შთამომავლობაზე. ამ ფუნქციის გარეშე, სახეობის გენომის შენარჩუნება და განვითარება შეუძლებელია ათასობით წლის განმავლობაში. ორგანიზმები, რომლებმაც განიცადეს მძიმე გენის მუტაციები, უფრო მეტად არ გადარჩებიან ან დაკარგავენ შთამომავლობის წარმოქმნის უნარს. ასე ხდება ბუნებრივი დაცვა სახეობების გადაგვარებისგან.
კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ფუნქციაა შენახული ინფორმაციის დანერგვა. უჯრედს არ შეუძლია შექმნას ერთი სასიცოცხლო ცილა იმ ინსტრუქციების გარეშე, რომლებიც ინახება ორმაგ ჯაჭვში.
ნუკლეინის მჟავას შემადგენლობა
ახლა დანამდვილებით ცნობილია, რისგან შედგება თავად ნუკლეოტიდები - დნმ-ის სამშენებლო ბლოკები. ისინი შეიცავს 3 ნივთიერებას:
- ორთოფოსფორის მჟავა.
- აზოტოვანი ბაზა. პირიმიდინის ფუძეები – რომლებსაც აქვთ მხოლოდ ერთი რგოლი. მათ შორისაა თიმინი და ციტოზინი. პურინის ფუძეები, რომლებიც შეიცავს 2 რგოლს. ეს არის გუანინი და ადენინი.
- საქაროზა. დნმ შეიცავს დეზოქსირიბოზას, რნმ შეიცავს რიბოზას.
ნუკლეოტიდების რაოდენობა ყოველთვის უდრის აზოტოვანი ფუძეების რაოდენობას. სპეციალურ ლაბორატორიებში ხდება ნუკლეოტიდის დაშლა და მისგან აზოტოვანი ფუძის იზოლირება. ასე შეისწავლება ამ ნუკლეოტიდების ინდივიდუალური თვისებები და მათში შესაძლო მუტაციები.
მემკვიდრეობითი ინფორმაციის ორგანიზების დონეები
არსებობს ორგანიზაციის 3 დონე: გენეტიკური, ქრომოსომული და გენომიური. ახალი ცილის სინთეზისთვის საჭირო ყველა ინფორმაცია ჯაჭვის მცირე მონაკვეთში - გენშია. ანუ გენი ითვლება ინფორმაციის კოდირების ყველაზე დაბალ და მარტივ დონედ.
გენები, თავის მხრივ, იკრიბებიან ქრომოსომებად. მემკვიდრეობითი მასალის მატარებლის ამ ორგანიზაციის წყალობით, მახასიათებლების ჯგუფები მონაცვლეობენ გარკვეული კანონების მიხედვით და გადაეცემა ერთი თაობიდან მეორეზე. გასათვალისწინებელია, რომ ორგანიზმში გენების წარმოუდგენელი რაოდენობაა, მაგრამ ინფორმაცია არ იკარგება მაშინაც კი, როდესაც ის ბევრჯერ არის შერწყმული.
არსებობს რამდენიმე სახის გენი:
- მათი ფუნქციური დანიშნულების მიხედვით გამოირჩევა 2 ტიპი: სტრუქტურული და მარეგულირებელი თანმიმდევრობა;
- უჯრედში მიმდინარე პროცესებზე გავლენის მიხედვით განასხვავებენ: სუპერვიტალურ, ლეტალურ, პირობით ლეტალურ გენებს, აგრეთვე მუტატორ და ანტიმუტაციურ გენებს.
გენები განლაგებულია ქრომოსომის გასწვრივ წრფივი თანმიმდევრობით. ქრომოსომებში ინფორმაცია შემთხვევით არ არის ფოკუსირებული, არსებობს გარკვეული რიგი. არსებობს რუკაც კი, რომელიც გვიჩვენებს გენების პოზიციებს, ან ლოკებს. მაგალითად, ცნობილია, რომ მე-18 ქრომოსომა შიფრავს მონაცემებს ბავშვის თვალების ფერის შესახებ.
რა არის გენომი? ასე ჰქვია ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობის მთელ კომპლექსს ორგანიზმის უჯრედში. გენომი ახასიათებს მთელ სახეობას და არა ინდივიდს.
რა არის ადამიანის გენეტიკური კოდი?
ფაქტია, რომ ადამიანის განვითარების მთელი უზარმაზარი პოტენციალი უკვე ჩასახვის პერიოდშია. ყველა მემკვიდრეობითი ინფორმაცია, რომელიც აუცილებელია ზიგოტის განვითარებისა და ბავშვის ზრდისთვის დაბადების შემდეგ, დაშიფრულია გენებში. დნმ-ის სექციები მემკვიდრეობითი ინფორმაციის ყველაზე ძირითადი მატარებელია.
ადამიანებს აქვთ 46 ქრომოსომა, ანუ 22 სომატური წყვილი პლუს ერთი სქესის განმსაზღვრელი ქრომოსომა თითოეული მშობლისგან. ქრომოსომების ეს დიპლოიდური ნაკრები კოდირებს ადამიანის მთელ ფიზიკურ გარეგნობას, მის გონებრივ და ფიზიკურ შესაძლებლობებს და დაავადებებისადმი მიდრეკილებას. სომატური ქრომოსომა გარეგნულად არ განსხვავდება, მაგრამ ისინი სხვადასხვა ინფორმაციას ატარებენ, რადგან ერთი მათგანი მამისგანაა, მეორე კი დედისგან.
მამრობითი კოდი განსხვავდება ქალის კოდისგან ქრომოსომების ბოლო წყვილში - XY. ქალის დიპლოიდური ნაკრები არის ბოლო წყვილი, XX. მამრები იღებენ ერთ X ქრომოსომას ბიოლოგიური დედისგან, რომელიც შემდეგ გადაეცემა მათ ქალიშვილებს. სქესის Y ქრომოსომა გადაეცემა ვაჟებს.
ადამიანის ქრომოსომა ზომით ძალიან განსხვავდება. მაგალითად, ქრომოსომების ყველაზე პატარა წყვილი არის No17. და ყველაზე დიდი წყვილი არის 1 და 3.
ორმაგი სპირალის დიამეტრი ადამიანებში მხოლოდ 2 ნმ-ია. დნმ ისე მჭიდროდ არის დახვეული, რომ უჯრედის პატარა ბირთვში ჯდება, თუმცა გადახვევის შემთხვევაში მისი სიგრძე 2 მეტრამდე იქნებოდა. სპირალის სიგრძე ასობით მილიონი ნუკლეოტიდია.
როგორ ხდება გენეტიკური კოდის გადაცემა?
მაშ, რა როლს ასრულებენ დნმ-ის მოლეკულები უჯრედების დაყოფაში? გენები - მემკვიდრეობითი ინფორმაციის მატარებლები - განლაგებულია სხეულის ყველა უჯრედში. მათი კოდი ქალიშვილ ორგანიზმზე გადასაცემად, ბევრი არსება თავის დნმ-ს ყოფს 2 იდენტურ სპირალში. ამას რეპლიკაცია ჰქვია. რეპლიკაციის პროცესში დნმ იხსნება და სპეციალური „მანქანები“ ავსებენ თითოეულ ჯაჭვს. გენეტიკური სპირალის გაყოფის შემდეგ ბირთვი და ყველა ორგანელა დაყოფას იწყებს, შემდეგ კი მთელი უჯრედი.
მაგრამ ადამიანებს გენის გადაცემის განსხვავებული პროცესი აქვთ – სქესობრივი. მამისა და დედის მახასიათებლები შერეულია, ახალი გენეტიკური კოდი შეიცავს ინფორმაციას ორივე მშობლისგან.
მემკვიდრეობითი ინფორმაციის შენახვა და გადაცემა შესაძლებელია დნმ-ის სპირალის რთული ორგანიზაციის გამო. ყოველივე ამის შემდეგ, როგორც ვთქვით, ცილების სტრუქტურა დაშიფრულია გენებში. ჩასახვის დროს შექმნის შემდეგ, ეს კოდი კოპირდება მთელი ცხოვრების განმავლობაში. ორგანოს უჯრედების განახლებისას კარიოტიპი (ქრომოსომების პირადი ნაკრები) არ იცვლება. ინფორმაციის გადაცემა ხდება სქესის გამეტების - მამრობითი და მდედრობითი სქესის დახმარებით.
მხოლოდ ვირუსებს, რომლებიც შეიცავს რნმ-ის ერთ ჯაჭვს, არ შეუძლიათ თავიანთი ინფორმაციის გადაცემა შთამომავლებისთვის. აქედან გამომდინარე, მათ სჭირდებათ ადამიანის ან ცხოველის უჯრედები გამრავლებისთვის.
მემკვიდრეობითი ინფორმაციის დანერგვა
უჯრედის ბირთვში მუდმივად ხდება მნიშვნელოვანი პროცესები. ქრომოსომებში ჩაწერილი ყველა ინფორმაცია გამოიყენება ამინომჟავებისგან ცილების შესაქმნელად. მაგრამ დნმ-ის ჯაჭვი არასოდეს ტოვებს ბირთვს, ამიტომ მას სჭირდება სხვა მნიშვნელოვანი ნაერთის დახმარება: რნმ. ეს არის რნმ, რომელსაც შეუძლია შეაღწიოს ბირთვულ მემბრანაში და ურთიერთქმედება დნმ-ის ჯაჭვთან.
დნმ-ისა და რნმ-ის 3 ტიპის ურთიერთქმედების გზით ხდება ყველა კოდირებული ინფორმაციის რეალიზება. რა დონეზე ხდება მემკვიდრეობითი ინფორმაციის დანერგვა? ყველა ურთიერთქმედება ხდება ნუკლეოტიდის დონეზე. მესინჯერი რნმ აკოპირებს დნმ-ის ჯაჭვის ნაწილს და მოაქვს ამ ასლს რიბოსომამდე. აქ იწყება ნუკლეოტიდებიდან ახალი მოლეკულის სინთეზი.
იმისათვის, რომ mRNA-მ დააკოპიროს ჯაჭვის აუცილებელი ნაწილი, სპირალი იშლება და შემდეგ, გადაკოდირების პროცესის დასრულების შემდეგ, კვლავ აღდგება. უფრო მეტიც, ეს პროცესი შეიძლება მოხდეს ერთდროულად 1 ქრომოსომის 2 მხარეს.
კომპლემენტარობის პრინციპი
ისინი შედგება 4 ნუკლეოტიდისგან - ადენინი (A), გუანინი (G), ციტოზინი (C), თიმინი (T). ისინი დაკავშირებულია წყალბადის ბმებით კომპლემენტარობის წესის მიხედვით. ე. ჩარგაფის ნაშრომმა ხელი შეუწყო ამ წესის დამკვიდრებას, ვინაიდან მეცნიერმა შენიშნა ამ ნივთიერებების ქცევაში გარკვეული ნიმუშები. ე. ჩარგაფმა აღმოაჩინა, რომ ადენინის და თიმინის მოლური თანაფარდობა ერთის ტოლია. და ანალოგიურად, გუანინის და ციტოზინის თანაფარდობა ყოველთვის ერთის ტოლია.
მის ნაშრომზე დაყრდნობით გენეტიკოსებმა შექმნეს ნუკლეოტიდების ურთიერთქმედების წესი. კომპლემენტარობის წესი ამბობს, რომ ადენინი აერთიანებს მხოლოდ თიმინს, ხოლო გუანინი მხოლოდ ციტოზინს. სპირალის გაშიფვრისა და რიბოსომაში ახალი ცილის სინთეზის დროს, მონაცვლეობის ეს წესი ხელს უწყობს საჭირო ამინომჟავის სწრაფად პოვნას, რომელიც მიმაგრებულია გადამტან რნმ-ზე.
რნმ და მისი ტიპები
რა არის მემკვიდრეობითი ინფორმაცია? ნუკლეოტიდები დნმ-ის ორმაგ ჯაჭვში. რა არის რნმ? Რაარის მისი სამუშაო? რნმ, ანუ რიბონუკლეინის მჟავა, ეხმარება დნმ-დან ინფორმაციის ამოღებას, მის გაშიფვრას და, კომპლემენტარობის პრინციპის საფუძველზე, უჯრედებისთვის აუცილებელი ცილების შექმნას.
სულ არსებობს რნმ-ის 3 ტიპი. თითოეული მათგანი მკაცრად ასრულებს თავის ფუნქციას.
- საინფორმაციო (mRNA), ან ასევე უწოდებენ მატრიცას. ის პირდაპირ მიდის უჯრედის ცენტრში, ბირთვში. ერთ-ერთ ქრომოსომაში პოულობს ცილის ასაშენებლად აუცილებელ გენეტიკურ მასალას და აკოპირებს ორმაგი ჯაჭვის ერთ-ერთ მხარეს. კოპირება კვლავ ხდება კომპლემენტარობის პრინციპის მიხედვით.
- ტრანსპორტიარის პატარა მოლეკულა, რომელსაც ერთ მხარეს აქვს ნუკლეოტიდური დეკოდერები, ხოლო მეორე მხარეს ძირითადი კოდის შესაბამისი ამინომჟავები. tRNA-ს ამოცანაა მისი მიწოდება "საამქროში", ანუ რიბოსომაში, სადაც ის ასინთეზებს საჭირო ამინომჟავას.
- rRNA არის რიბოსომული.ის აკონტროლებს წარმოებული ცილის რაოდენობას. იგი შედგება 2 ნაწილისგან - ამინომჟავისა და პეპტიდის განყოფილებისგან.
დეკოდირებაში ერთადერთი განსხვავება ისაა, რომ რნმ-ს არ აქვს თიმინი. თიმინის ნაცვლად აქ არის ურაცილი. მაგრამ შემდეგ, ცილის სინთეზის პროცესში, tRNA მაინც სწორად აყენებს ყველა ამინომჟავას. თუ რაიმე წარუმატებლობა მოხდა ინფორმაციის დეკოდირებისას, მაშინ ხდება მუტაცია.
დაზიანებული დნმ-ის მოლეკულის აღდგენა
დაზიანებული ორმაგი ძაფის აღდგენის პროცესს რემონტი ეწოდება. აღდგენის პროცესში ხდება დაზიანებული გენების ამოღება.
შემდეგ ელემენტების საჭირო თანმიმდევრობა ზუსტად მრავლდება და იჭრება იმავე ადგილას ჯაჭვზე, საიდანაც იგი ამოღებულია. ეს ყველაფერი სპეციალური ქიმიკატების - ფერმენტების წყალობით ხდება.
რატომ ხდება მუტაციები?
რატომ იწყებს ზოგიერთი გენი მუტაციას და წყვეტს თავისი ფუნქციის შესრულებას - სასიცოცხლო მემკვიდრეობითი ინფორმაციის შენახვას? ეს ხდება დეკოდირების შეცდომის გამო. მაგალითად, თუ ადენინი შემთხვევით შეიცვალა თიმინით.
ასევე არსებობს ქრომოსომული და გენომიური მუტაციები. ქრომოსომული მუტაციები ხდება მაშინ, როდესაც მემკვიდრეობითი ინფორმაციის მონაკვეთები იკარგება, დუბლირებულია, ან თუნდაც სხვა ქრომოსომაში გადატანილი და ჩასმული.
გენომური მუტაციები ყველაზე სერიოზულია. მათი მიზეზი ქრომოსომების რაოდენობის ცვლილებაა. ანუ, როდესაც წყვილის ნაცვლად - დიპლოიდური ნაკრები, კარიოტიპში იმყოფება ტრიპლოიდური ნაკრები.
ტრიპლოიდური მუტაციის ყველაზე ცნობილი მაგალითია დაუნის სინდრომი, რომლის დროსაც ქრომოსომების პერსონალური ნაკრები არის 47. ასეთ ბავშვებში 21-ე წყვილის ნაცვლად 3 ქრომოსომა ყალიბდება.
ასევე ცნობილია მუტაცია, რომელსაც პოლიპლოიდი ეწოდება. მაგრამ პოლიპლოიდი გვხვდება მხოლოდ მცენარეებში.
ანტიკოდონი, ბიოსინთეზი, გენი, გენეტიკური ინფორმაცია, გენეტიკური კოდი, კოდონი, შაბლონის სინთეზი, პოლისომა, ტრანსკრიფცია, თარგმანი.
გენები, გენეტიკური კოდი და მისი თვისებები. დედამიწაზე უკვე 6 მილიარდზე მეტი ადამიანი ცხოვრობს. იდენტური ტყუპების 25-30 მილიონი წყვილის გარდა, ყველა ადამიანი გენეტიკურად განსხვავებულია. ეს ნიშნავს, რომ თითოეული მათგანი უნიკალურია, აქვს უნიკალური მემკვიდრეობითი მახასიათებლები, ხასიათის თვისებები, შესაძლებლობები, ტემპერამენტი და მრავალი სხვა თვისება. რა განაპირობებს ასეთ განსხვავებებს ადამიანებს შორის? რა თქმა უნდა, განსხვავებები მათ გენოტიპებში, ე.ი. მოცემული ორგანიზმის გენების ნაკრები. ის უნიკალურია თითოეული ადამიანისთვის, ისევე როგორც ცალკეული ცხოველის ან მცენარის გენოტიპი უნიკალურია. მაგრამ მოცემული ადამიანის გენეტიკური მახასიათებლები განსახიერებულია მის ორგანიზმში სინთეზირებულ ცილებში. შესაბამისად, ერთი ადამიანის ცილის სტრუქტურა განსხვავდება, თუმცა ძალიან მცირედ, მეორე ადამიანის ცილისგან. ამიტომ ჩნდება ორგანოთა გადანერგვის პრობლემა, სწორედ ამიტომ ჩნდება ალერგიული რეაქციები საკვებზე, მწერების ნაკბენი, მცენარეების მტვერი და ა.შ. ეს არ ნიშნავს იმას, რომ ადამიანებს არ აქვთ ზუსტად იგივე ცილები. პროტეინები, რომლებიც ასრულებენ ერთსა და იმავე ფუნქციებს, შეიძლება იყოს იგივე ან ოდნავ განსხვავდებოდეს ერთი ან ორი ამინომჟავით ერთმანეთისგან. მაგრამ დედამიწაზე არ არსებობს ხალხი (გარდა იდენტური ტყუპებისა), რომლებსაც აქვთ ყველა ერთი და იგივე ცილა.
ცილის პირველადი სტრუქტურის შესახებ ინფორმაცია დაშიფრულია, როგორც ნუკლეოტიდების თანმიმდევრობა დნმ-ის მოლეკულის - გენის მონაკვეთში. გენი არის ორგანიზმის მემკვიდრეობითი ინფორმაციის ერთეული. თითოეული დნმ-ის მოლეკულა შეიცავს ბევრ გენს. ორგანიზმის ყველა გენის მთლიანობა წარმოადგენს მის გენოტიპს.
მემკვიდრეობითი ინფორმაციის კოდირება ხდება გენეტიკური კოდის გამოყენებით. კოდი ჰგავს ცნობილ მორზეს კოდს, რომელიც შიფრავს ინფორმაციას წერტილებითა და ტირეებით. მორზეს კოდი უნივერსალურია ყველა რადიოოპერატორისთვის და განსხვავებები მხოლოდ სიგნალების სხვადასხვა ენაზე თარგმნაშია. გენეტიკური კოდი ასევე უნივერსალურია ყველა ორგანიზმისთვის და განსხვავდება მხოლოდ ნუკლეოტიდების მონაცვლეობით, რომლებიც ქმნიან გენებს და აკოდირებენ კონკრეტული ორგანიზმების ცილებს. მაშ, რა არის გენეტიკური კოდი? თავდაპირველად იგი შედგება დნმ-ის ნუკლეოტიდების ტრიპლეტებისგან (სამები), რომლებიც გაერთიანებულია სხვადასხვა თანმიმდევრობით. მაგალითად, AAT, GCA, ACG, THC და ა.შ. ნუკლეოტიდების თითოეული ტრიპლეტი კოდირებს სპეციფიკურ ამინომჟავას, რომელიც ინტეგრირებული იქნება პოლიპეპტიდურ ჯაჭვში. მაგალითად, CGT ტრიპლეტი კოდირებს ამინომჟავას ალანინს, ხოლო AAG ტრიპლეტი შიფრავს ამინომჟავას ფენილალანინს. არსებობს 20 ამინომჟავა და არსებობს 64 შესაძლებლობა ოთხი ნუკლეოტიდის სამ ჯგუფად გაერთიანებისთვის, ამიტომ ოთხი ნუკლეოტიდი საკმარისია 20 ამინომჟავის კოდირებისთვის. ამიტომ ერთი ამინომჟავა შეიძლება დაშიფრული იყოს რამდენიმე სამეულით. ზოგიერთი ტრიპლეტი საერთოდ არ აკოდირებს ამინომჟავებს, მაგრამ იწყებს ან აჩერებს ცილის ბიოსინთეზს. რეალურად კოდი ითვლება ნუკლეოტიდების თანმიმდევრობა mRNA მოლეკულაში, რადგან ის შლის ინფორმაციას დნმ-დან (ტრანსკრიფციის პროცესი) და გარდაქმნის მას ამინომჟავების თანმიმდევრობაში სინთეზირებული ცილების მოლეკულებში (თარგმანის პროცესი). რნმ-ის შემადგენლობაში ასევე შედის ACGU ნუკლეოტიდები. mRNA ნუკლეოტიდების სამმაგი ე.წ კოდონები . i-RNA-ზე დნმ-ის ტრიპლეტის უკვე მოყვანილი მაგალითები ასე გამოიყურება - CGT ტრიპლეტი i-RNA-ზე გახდება GCA ტრიპლეტი, ხოლო დნმ-ის ტრიპლეტი - AAG - გახდება UUC სამეული. სწორედ mRNA-ს კოდონები ასახავს ჩანაწერში გენეტიკურ კოდს. ასე რომ, გენეტიკური კოდი არის სამმაგი, უნივერსალური დედამიწის ყველა ორგანიზმისთვის, გადაგვარებული (თითოეული ამინომჟავა დაშიფრულია ერთზე მეტი კოდონით). გენებს შორის არის სასვენი ნიშნები - ეს არის ტრიპლეტები, რომლებსაც სტოპ კოდონებს უწოდებენ. ისინი მიუთითებენ ერთი პოლიპეპტიდური ჯაჭვის სინთეზის დასრულების შესახებ. არსებობს გენეტიკური კოდის ცხრილები, რომლებიც უნდა გამოიყენოთ mRNA კოდონების გასაშიფრად და ცილის მოლეკულების ჯაჭვების შესაქმნელად.
ცილის ბიოსინთეზი- ეს არის პლასტიკური გაცვლის ერთ-ერთი სახეობა, რომლის დროსაც დნმ-ის გენებში კოდირებული მემკვიდრეობითი ინფორმაცია რეალიზდება ცილის მოლეკულებში ამინომჟავების სპეციფიკურ თანმიმდევრობაში. დნმ-დან აღებული და mRNA მოლეკულის კოდში გადაყვანილი გენეტიკური ინფორმაცია უნდა იყოს რეალიზებული, ე.ი. ვლინდება კონკრეტული ორგანიზმის მახასიათებლებში. ეს მახასიათებლები განისაზღვრება ცილებით. ციტოპლაზმის რიბოსომებზე ხდება ცილის ბიოსინთეზი. სწორედ აქ მოდის მესინჯერი რნმ უჯრედის ბირთვიდან. თუ mRNA-ს სინთეზი დნმ-ის მოლეკულაზე ე.წ ტრანსკრიფცია, მაშინ ცილის სინთეზს რიბოზომებზე ეწოდება გადაცემა- გენეტიკური კოდის ენის თარგმნა ცილის მოლეკულაში ამინომჟავების თანმიმდევრობის ენაზე. ამინომჟავები გადაეცემა რიბოზომებს გადაცემის რნმ-ებით. ამ რნმ-ებს აქვთ სამყურას ფორმის ფორმა. მოლეკულის ბოლოს არის ამინომჟავის მიმაგრების ადგილი, ხოლო ზევით არის ნუკლეოტიდების სამეული, რომელიც ავსებს სპეციფიკურ სამეულს - კოდონს mRNA-ზე. ამ სამეულს ანტიკოდონს უწოდებენ. ყოველივე ამის შემდეგ, ის შიფრავს mRNA კოდს. უჯრედში ყოველთვის არის იმდენი tRNA, რამდენიც არის კოდონები, რომლებიც აკოდირებენ ამინომჟავებს.
რიბოსომა მოძრაობს mRNA-ს გასწვრივ, მოძრაობს სამი ნუკლეოტიდით, როდესაც ახალი ამინომჟავა უახლოვდება, ათავისუფლებს მათ ახალი ანტიკოდონისთვის. რიბოსომებში მიწოდებული ამინომჟავები ორიენტირებულია ერთმანეთზე ისე, რომ ერთი ამინომჟავის კარბოქსილის ჯგუფი სხვა ამინომჟავის ამინო ჯგუფთან არის მიმდებარე. შედეგად, მათ შორის წარმოიქმნება პეპტიდური კავშირი. თანდათანობით იქმნება პოლიპეპტიდური მოლეკულა.
ცილების სინთეზი გრძელდება მანამ, სანამ სამი გაჩერების კოდონიდან ერთ-ერთი არ გამოჩნდება რიბოსომაზე - UAA, UAG ან UGA.
ამის შემდეგ პოლიპეპტიდი ტოვებს რიბოსომას და იგზავნება ციტოპლაზმაში. ერთი mRNA მოლეკულა შეიცავს რამდენიმე რიბოსომას, რომლებიც წარმოიქმნება პოლისომა. სწორედ პოლიზომებზე ხდება რამდენიმეს ერთდროული სინთეზი იდენტურიპოლიპეპტიდური ჯაჭვები.
ბიოსინთეზის თითოეული ეტაპი კატალიზებულია შესაბამისი ფერმენტით და უზრუნველყოფილია ATP ენერგიით.
ბიოსინთეზი ხდება უჯრედებში უზარმაზარი სიჩქარით. უმაღლესი ცხოველების სხეულში 60 ათასამდე პეპტიდური ბმა იქმნება ერთ წუთში.
შაბლონის სინთეზის რეაქციები. მატრიცის სინთეზის რეაქციები მოიცავს რეპლიკაციადნმ, mRNA-ს სინთეზი დნმ-ზე ( ტრანსკრიფციადა ცილის სინთეზი mRNA-ზე ( გადაცემა), ასევე რნმ-ის ან დნმ-ის სინთეზი რნმ ვირუსებიდან.
დნმ-ის რეპლიკაცია. დნმ-ის მოლეკულის სტრუქტურა, რომელიც შეიქმნა ჯ. უოტსონისა და ფ. კრიკის მიერ 1953 წელს, აკმაყოფილებდა მოთხოვნებს მეურვე მოლეკულისა და მემკვიდრეობითი ინფორმაციის გადამცემისთვის. დნმ-ის მოლეკულა შედგება ორი დამატებითი ჯაჭვისგან. ეს ჯაჭვები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული სუსტი წყალბადის ბმებით, რომლებიც შეიძლება დაირღვეს ფერმენტებით.
მოლეკულას შეუძლია თვითგამრავლება (გამრავლება) და მოლეკულის ყოველ ძველ ნახევარზე სინთეზირებულია ახალი ნახევარი. გარდა ამისა, mRNA მოლეკულა შეიძლება სინთეზირებული იყოს დნმ-ის მოლეკულაზე, რომელიც შემდეგ დნმ-დან მიღებულ ინფორმაციას ცილის სინთეზის ადგილზე გადასცემს. ინფორმაციის გადაცემა და ცილის სინთეზი მიმდინარეობს მატრიცული პრინციპის მიხედვით, რომელიც შედარებულია სტამბის ფუნქციონირებასთან სტამბაში. ინფორმაცია დნმ-დან ბევრჯერ არის კოპირებული. თუ კოპირების დროს მოხდა შეცდომები, ისინი განმეორდება ყველა მომდევნო ასლში. მართალია, ზოგიერთი შეცდომა დნმ-ის მოლეკულით ინფორმაციის კოპირებისას შეიძლება გამოსწორდეს. ამ შეცდომის აღმოფხვრის პროცესს ე.წ რეპარაცია. ინფორმაციის გადაცემის პროცესში პირველი რეაქცია არის დნმ-ის მოლეკულის რეპლიკაცია და ახალი დნმ-ის ჯაჭვების სინთეზი.
რეპლიკაციაარის დნმ-ის მოლეკულის თვითგამრავლების პროცესი, რომელიც ხორციელდება ფერმენტების კონტროლით. წყალბადური ბმების გაწყვეტის შემდეგ წარმოქმნილ დნმ-ის თითოეულ ჯაჭვზე სინთეზირებულია დნმ-ის შვილობილი ჯაჭვი ფერმენტ დნმ პოლიმერაზას მონაწილეობით. სინთეზის მასალაა უჯრედების ციტოპლაზმაში არსებული თავისუფალი ნუკლეოტიდები.
რეპლიკაციის ბიოლოგიური მნიშვნელობა მდგომარეობს მემკვიდრეობითი ინფორმაციის ზუსტ გადაცემაში დედა მოლეკულიდან ქალიშვილ მოლეკულებზე, რაც ჩვეულებრივ ხდება სომატური უჯრედების დაყოფის დროს.
ტრანსკრიფცია არის დნმ-ის მოლეკულიდან ინფორმაციის ამოღების პროცესი, რომელიც მასზე სინთეზირებულია mRNA მოლეკულის მიერ. მესინჯერი რნმ შედგება ერთი ჯაჭვისაგან და სინთეზირდება დნმ-ზე კომპლემენტარობის წესის შესაბამისად. როგორც ნებისმიერ სხვა ბიოქიმიურ რეაქციაში, ფერმენტი მონაწილეობს ამ სინთეზში. ის ააქტიურებს mRNA მოლეკულის სინთეზის დასაწყისს და დასასრულს. დასრულებული mRNA მოლეკულა ციტოპლაზმაში შედის რიბოსომებზე, სადაც ხდება პოლიპეპტიდური ჯაჭვების სინთეზი. mRNA-ს ნუკლეოტიდურ თანმიმდევრობაში შემავალი ინფორმაციის პოლიპეპტიდის ამინომჟავის თანმიმდევრობით გადაყვანის პროცესს ე.წ. გადაცემა .
ამოცანების მაგალითები
ნაწილი A
A1. რომელი განცხადებაა მცდარი?
1) გენეტიკური კოდი უნივერსალურია
2) გენეტიკური კოდი გადაგვარებულია
3) გენეტიკური კოდი ინდივიდუალურია
4) გენეტიკური კოდი არის სამმაგი
A2. დნმ-ის ერთი სამეული კოდირებს:
1) ამინომჟავების თანმიმდევრობა ცილაში
2) ორგანიზმის ერთი ნიშანი
3) ერთი ამინომჟავა
4) რამდენიმე ამინომჟავა
A3. გენეტიკური კოდის „პუნქტუაციის ნიშნები“.
1) პროტეინის სინთეზის გამომწვევი
2) ცილის სინთეზის შეჩერება
3) კოდირებს გარკვეულ ცილებს
4) კოდირებს ამინომჟავების ჯგუფს
A4. თუ ბაყაყში ამინომჟავა VALINE კოდირებულია GUU ტრიპლეტით, მაშინ ძაღლში ეს ამინომჟავა შეიძლება დაშიფრული იყოს სამეულით (იხ. ცხრილი):
1) GUA და GUG 3) TsUC და TsUA
2) UUC და UCA 4) UAG და UGA
A5. ცილების სინთეზი ამ მომენტში დასრულებულია
1) კოდონის ამოცნობა ანტიკოდონით
2) mRNA-ს შესვლა რიბოზომებში
3) რიბოსომაზე „სასვენი ნიშნის“ გამოჩენა
4) ამინომჟავის ტ-რნმ-თან შეერთება
A6. მიუთითეთ უჯრედების წყვილი, რომელშიც ერთი ადამიანი შეიცავს სხვადასხვა გენეტიკურ ინფორმაციას?
1) ღვიძლისა და კუჭის უჯრედები
2) ნეირონი და ლეიკოციტი
3) კუნთოვანი და ძვლის უჯრედები
4) ენის უჯრედი და კვერცხუჯრედი
A7. mRNA-ს ფუნქცია ბიოსინთეზის პროცესში
1) მემკვიდრეობითი ინფორმაციის შენახვა
2) ამინომჟავების ტრანსპორტირება რიბოზომებში
3) ინფორმაციის გადაცემა რიბოზომებში
4) ბიოსინთეზის პროცესის დაჩქარება
A8. tRNA ანტიკოდონი შედგება UCG ნუკლეოტიდებისგან. რომელი დნმ-ის სამეული ავსებს მას?
1) TTG 2) UUG 3) TTTs 4) TsTG
ნაწილი B
1-ში. შეადარეთ პროცესის მახასიათებლები მის სახელს
ნაწილი C
C1. მიუთითეთ ამინომჟავების თანმიმდევრობა ცილის მოლეკულაში, რომელიც კოდირებულია კოდონების შემდეგი თანმიმდევრობით: UUA - AUU - GCU - GGA
C2. ჩამოთვალეთ ცილის ბიოსინთეზის ყველა ეტაპი.
უჯრედი არის ცოცხალი არსების გენეტიკური ერთეული. ქრომოსომა, მათი სტრუქტურა (ფორმა და ზომა) და ფუნქციები. ქრომოსომების რაოდენობა და მათი სახეობების მუდმივობა. სომატური და ჩანასახოვანი უჯრედების თავისებურებები. უჯრედის სასიცოცხლო ციკლი: ინტერფაზა და მიტოზი. მიტოზი არის სომატური უჯრედების დაყოფა. მეიოზი. მიტოზის და მეიოზის ფაზები. სასქესო უჯრედების განვითარება მცენარეებსა და ცხოველებში. მსგავსება და განსხვავებები მიტოზსა და მეიოზს შორის, მათი მნიშვნელობა. უჯრედების გაყოფა არის ორგანიზმების ზრდის, განვითარებისა და რეპროდუქციის საფუძველი. მეიოზის როლი ქრომოსომების რაოდენობის მუდმივობის უზრუნველყოფაში თაობებში
საგამოცდო ნაშრომში გამოცდილი ტერმინები და ცნებები: ანაფაზა, გამეტი, გამეტოგენეზი, უჯრედის გაყოფა, უჯრედის სასიცოცხლო ციკლი, ზიგოტა, ინტერფაზა, კონიუგაცია, გადაკვეთა, მეიოზი, მეტაფაზა, ოოგენეზი, სათესლე ჯირკვალი, სპერმატოზოიდი, სპორა, ტელოფაზა, საკვერცხე, ქრომოსომების სტრუქტურა და ფუნქცია.
ქრომოსომა- უჯრედის სტრუქტურები, რომლებიც ინახავს და გადასცემს მემკვიდრეობით ინფორმაციას. ქრომოსომა შედგება დნმ-ისა და ცილისგან. დნმ-ის ფორმებთან დაკავშირებული ცილების კომპლექსი ქრომატინი. ცილები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ ბირთვში დნმ-ის მოლეკულების შეფუთვაში. ქრომოსომის სტრუქტურა საუკეთესოდ ჩანს მიტოზის მეტაფაზაში. ეს არის ღეროს ფორმის სტრუქტურა და შედგება ორი დისგან ქრომატიდულირეგიონში ცენტრომერის მიერ გამართული პირველადი შეკუმშვა. ორგანიზმში ქრომოსომების დიპლოიდური ნაკრები ეწოდება კარიოტიპი . მიკროსკოპით ჩანს, რომ ქრომოსომებს აქვთ განივი ზოლები, რომლებიც მონაცვლეობენ სხვადასხვა ქრომოსომებში სხვადასხვა გზით. ქრომოსომების წყვილი აღიარებულია ღია და მუქი ზოლების განაწილების გათვალისწინებით (AT და GC წყვილების მონაცვლეობა). სხვადასხვა სახეობის წარმომადგენელთა ქრომოსომებს აქვთ განივი ზოლები. მონათესავე სახეობებს, როგორიცაა ადამიანები და შიმპანზეები, აქვთ ქრომოსომებში ალტერნატიული ზოლების მსგავსი ნიმუში.
ორგანიზმის თითოეულ ტიპს აქვს ქრომოსომების მუდმივი რაოდენობა, ფორმა და შემადგენლობა. ადამიანის კარიოტიპში 46 ქრომოსომაა – 44 აუტოსომა და 2 სასქესო ქრომოსომა. მამაკაცი ჰეტეროგამეტურია (XY სქესის ქრომოსომა) და ქალი ჰომოგამეტური (XX სქესის ქრომოსომა). Y ქრომოსომა განსხვავდება X ქრომოსომისგან ზოგიერთი ალელის არარსებობით. მაგალითად, Y ქრომოსომაზე არ არის სისხლის შედედების ალელი. შედეგად, ჰემოფილია ჩვეულებრივ მხოლოდ ბიჭებს ემართებათ. ერთი და იგივე წყვილის ქრომოსომებს ჰომოლოგიური ეწოდება. ჰომოლოგიური ქრომოსომები იდენტურ ლოკებში (ადგილებზე) ატარებენ ალელურ გენებს.
უჯრედის სასიცოცხლო ციკლი. ინტერფაზა. მიტოზი. უჯრედის სასიცოცხლო ციკლი- ეს არის მისი ცხოვრების პერიოდი დაყოფიდან გაყოფამდე. უჯრედები მრავლდებიან შიგთავსის გაორმაგებით და შემდეგ შუაზე გაყოფით. უჯრედების დაყოფა საფუძვლად უდევს მრავალუჯრედოვანი ორგანიზმის ქსოვილების ზრდას, განვითარებას და რეგენერაციას. უჯრედის ციკლიდაყოფილია ინტერფაზა, რომელსაც ახლავს გენეტიკური მასალის ზუსტი კოპირება და გავრცელება და მიტოზი- უჯრედების ფაქტობრივი გაყოფა სხვა უჯრედული კომპონენტების გაორმაგების შემდეგ. უჯრედული ციკლის ხანგრძლივობა ფართოდ განსხვავდება სახეობებში, ქსოვილებში და ეტაპებზე, ერთი საათიდან (ემბრიონში) ერთ წლამდე (ღვიძლის ზრდასრული უჯრედებში).
ინტერფაზა- პერიოდი ორ განყოფილებას შორის. ამ პერიოდის განმავლობაში, უჯრედი ემზადება გაყოფისთვის. ქრომოსომებში დნმ-ის რაოდენობა ორმაგდება. სხვა ორგანელების რაოდენობა ორმაგდება, ცილები სინთეზირდება და ისინი, რომლებიც ქმნიან გაყოფის ღერძს, ყველაზე აქტიურია და ხდება უჯრედების ზრდა.
ინტერფაზის ბოლოს თითოეული ქრომოსომა შედგება ორი ქრომატიდისგან, რომლებიც მიტოზის დროს გახდებიან დამოუკიდებელი ქრომოსომა.
მიტოზიარის უჯრედის ბირთვის გაყოფის ფორმა. ამიტომ, ის გვხვდება მხოლოდ ევკარიოტულ უჯრედებში. მიტოზის შედეგად, ყოველი წარმოქმნილი შვილობილი ბირთვი იღებს გენების იმავე კომპლექტს, რაც ჰქონდა მშობელ უჯრედს. დიპლოიდური და ჰაპლოიდური ბირთვები შეიძლება შევიდნენ მიტოზში. მიტოზი წარმოქმნის იგივე პლოიდიის ბირთვებს, როგორც ორიგინალი. მიტოზი შედგება რამდენიმე თანმიმდევრული ფაზისგან.
პროფაზა. გაორმაგებული ცენტრიოლები გადადის უჯრედის სხვადასხვა პოლუსებზე. მიკროტუბულები მათგან ვრცელდება ქრომოსომების ცენტრომერებამდე და ქმნიან ღერძს. ქრომოსომა სქელდება და თითოეული ქრომოსომა შედგება ორი ქრომატიდისგან.
მეტაფაზა. ამ ფაზაში აშკარად ჩანს ქრომოსომა, რომელიც შედგება ორი ქრომატიდისგან. ისინი რიგდებიან უჯრედის ეკვატორის გასწვრივ, ქმნიან მეტაფაზურ ფირფიტას.
ანაფაზა. ქრომატიდები უჯრედის პოლუსებისკენ იმავე სიჩქარით მოძრაობენ. მიკროტუბულები მცირდება.
ტელოფაზა. ქალიშვილი ქრომატიდები უახლოვდებიან უჯრედის პოლუსებს. მიკროტუბულები ქრება. ქრომოსომა იშლება და იბრუნებს ძაფისებრ ფორმას. იქმნება ბირთვული გარსი, ბირთვი და რიბოსომები.
ციტოკინეზი- ციტოპლაზმის გამოყოფის პროცესი. უჯრედის მემბრანა უჯრედის ცენტრალურ ნაწილში იწევა შიგნით. წარმოიქმნება გაყოფის ღარი და მისი გაღრმავებისას უჯრედი ორად იკვეთება.
მიტოზის შედეგად წარმოიქმნება ორი ახალი ბირთვი ქრომოსომების იდენტური ნაკრებით, რომლებიც ზუსტად აკოპირებენ დედის ბირთვის გენეტიკურ ინფორმაციას.
სიმსივნურ უჯრედებში ირღვევა მიტოზის მიმდინარეობა.
ამოცანების მაგალითები
ნაწილი A
A1. ქრომოსომები შედგება
1) დნმ და ცილა 3) დნმ და რნმ
2) რნმ და ცილა 4) დნმ და ატფ
A2. რამდენ ქრომოსომას შეიცავს ადამიანის ღვიძლის უჯრედი?
1) 46 2) 23 3) 92 4) 66
A3. დნმ-ის რამდენი ჯაჭვი აქვს გაორმაგებულ ქრომოსომას?
1) ერთი 2) ორი 3) ოთხი 4) რვა
A4. თუ ადამიანის ზიგოტა შეიცავს 46 ქრომოსომას, რამდენი ქრომოსომაა ადამიანის კვერცხუჯრედში?
1) 46 2) 23 3) 92 4) 22
A5. რა ბიოლოგიური მნიშვნელობა აქვს ქრომოსომის დუბლირებას მიტოზის ინტერფაზაში?
1) დუბლირების პროცესის დროს იცვლება მემკვიდრეობითი ინფორმაცია
2) გაორმაგებული ქრომოსომა უკეთ ჩანს
3) ქრომოსომის გაორმაგების შედეგად, ახალი უჯრედების მემკვიდრეობითი ინფორმაცია უცვლელი რჩება
4) ქრომოსომის გაორმაგების შედეგად ახალი უჯრედები ორჯერ მეტ ინფორმაციას შეიცავს
A6. მიტოზის რომელ ფაზაში იხსნება ქრომატიდი უჯრედის პოლუსებს? IN:
1) პროფაზა 3) ანაფაზა
2) მეტაფაზა 4) ტელოფაზა
A7. მიუთითეთ ინტერფაზაში მიმდინარე პროცესები
1) ქრომოსომების განსხვავება უჯრედის პოლუსებთან
2) ცილის სინთეზი, დნმ-ის რეპლიკაცია, უჯრედების ზრდა
3) ახალი ბირთვების, უჯრედის ორგანელების ფორმირება
4) ქრომოსომების დესპირალიზაცია, ღეროს წარმოქმნა
A8. მიტოზი იწვევს
1) სახეობათა გენეტიკური მრავალფეროვნება
2) გამეტების წარმოქმნა
3) ქრომოსომის გადაკვეთა
4) ხავსის სპორების აღმოცენება
A9. რამდენი ქრომატიდი აქვს თითოეულ ქრომოსომას დუბლირებამდე?
1) 2 2) 4 3) 1 4) 3
A10. მიტოზის შედეგად წარმოიქმნება ისინი
1) ზიგოტი სფაგნუმში
2) სპერმა ბუზში
3) მუხის კვირტები
4) მზესუმზირის კვერცხები
ნაწილი B
1-ში. აირჩიეთ მიტოზის ინტერფაზაში მიმდინარე პროცესები
1) ცილის სინთეზი
2) დნმ-ის რაოდენობის შემცირება
3) უჯრედების ზრდა
4) ქრომოსომის გაორმაგება
5) ქრომოსომის დივერგენცია
6) ბირთვული დაშლა
2-ზე. მიუთითეთ პროცესები, რომლებიც ეფუძნება მიტოზს
1) მუტაციები 4) სპერმის წარმოქმნა
2) ზრდა 5) ქსოვილის რეგენერაცია
3) ზიგოტის ფრაგმენტაცია 6) განაყოფიერება
ვზ. დაადგინეთ უჯრედის სასიცოცხლო ციკლის ფაზების სწორი თანმიმდევრობა
ა) ანაფაზა ბ) ტელოფაზა დ) მეტაფაზა
ბ) ინტერფაზა დ) პროფაზა ე) ციტოკინეზი
ნაწილი C
C1. რა საერთო აქვთ ქსოვილების რეგენერაციის, სხეულის ზრდისა და ზიგოტის ფრაგმენტაციის პროცესებს?
C2. რა ბიოლოგიური მნიშვნელობა აქვს ქრომოსომების გაორმაგებას და დნმ-ის რაოდენობას ინტერფაზაში?
მეიოზი. მეიოზი არის უჯრედის ბირთვების გაყოფის პროცესი, რაც იწვევს ქრომოსომების რაოდენობის განახევრებას და გამეტების წარმოქმნას. მეიოზის შედეგად, ერთი დიპლოიდური უჯრედიდან (2n) წარმოიქმნება ოთხი ჰაპლოიდური უჯრედი (n).
მეიოზი შედგება ორი თანმიმდევრული დაყოფისგან, რომლებსაც წინ უძღვის ერთი დნმ-ის რეპლიკაცია ინტერფაზაში.
მეიოზის პირველი განყოფილების პროფაზის ძირითადი მოვლენები შემდეგია:
- ჰომოლოგიური ქრომოსომა მთელ სიგრძეზე ერთიანდება ან, როგორც ამბობენ, კონიუგატირდება. კონიუგაციის დროს წარმოიქმნება ქრომოსომული წყვილები - ორვალენტიანი;
შედეგად წარმოიქმნება კომპლექსები, რომლებიც შედგება ორი ჰომოლოგიური ქრომოსომისგან ან ოთხი ქრომატიდისგან. (დაფიქრდით რისთვის არის ეს?);
- პროფაზის დასასრულს ჰომოლოგიურ ქრომოსომებს შორის ხდება გადაკვეთა (კროსოვერი): ქრომოსომა ცვლის ჰომოლოგიურ უბნებს ერთმანეთთან. სწორედ გადაკვეთა უზრუნველყოფს გენეტიკური ინფორმაციის მრავალფეროვნებას, რომელსაც ბავშვები მშობლებისგან იღებენ.
მეტაფაზაში I ქრომოსომა ხაზს უსვამს ღეროს ეკვატორის გასწვრივ. ცენტრომერები მიმართულია პოლუსებისკენ.
ანაფაზა I - შუბლის ძაფები იკუმშება, ჰომოლოგიური ქრომოსომა, რომელიც შედგება ორი ქრომატიდისგან, გადადის უჯრედის პოლუსებზე, სადაც იქმნება ქრომოსომების ჰაპლოიდური ნაკრები (უჯრედზე 2 კომპლექტი). ამ ეტაპზე ხდება ქრომოსომული რეკომბინაციები, რაც ზრდის შთამომავლების ცვალებადობის ხარისხს.
ტელოფაზა I – უჯრედები ქრომოსომების ჰაპლოიდური ნაკრებიდა გააორმაგებს დნმ-ის რაოდენობას. იქმნება ბირთვული კონვერტი. თითოეული უჯრედი შეიცავს 2 დის ქრომატიდს, რომლებიც დაკავშირებულია ცენტრომერით.
მეიოზის მეორე განყოფილება შედგება II პროფაზა, მეტაფაზა II, ანაფაზა II, ტელოფაზა II და ციტოკინეზი.
მეიოზის ბიოლოგიური მნიშვნელობაშედგება სქესობრივი გამრავლების პროცესში ჩართული უჯრედების ფორმირებაში, სახეობების გენეტიკური მუდმივობის შენარჩუნებაში, აგრეთვე მაღალ მცენარეებში სპორულაციაში. ხავსების, გვიმრების და მცენარეთა ზოგიერთი სხვა ჯგუფის სპორები წარმოიქმნება მეიოტური გზით. მეიოზი ემსახურება როგორც ორგანიზმების კომბინაციურ ცვალებადობას. ადამიანებში მეიოზის დარღვევამ შეიძლება გამოიწვიოს ისეთი პათოლოგიები, როგორიცაა დაუნის დაავადება, იდიოტიზმი და ა.შ.
- დნმ არის ცილის სინთეზის მატრიცა
- დნმ-ის გაორმაგება. mRNA ფორმირების კურსი.
- გენეტიკური კოდი და მისი თვისებები.
1. დნმ- მატრიცა ცილის სინთეზისთვის. როგორ იქმნება მილიონობით იდენტური ჰემოგლობინის მოლეკულა ჯანმრთელი ადამიანის სისხლის წითელ უჯრედებში, როგორც წესი, ამინომჟავების მოწყობაში ერთი შეცდომის გარეშე? რატომ აქვს ნამგლისებრუჯრედოვანი პაციენტების სისხლის წითელ უჯრედებში ჰემოგლობინის ყველა მოლეკულას ერთი და იგივე შეცდომა?
ამ კითხვებზე პასუხის გასაცემად, მოდით შევხედოთ ბეჭდვის მაგალითს. გამოიცა სახელმძღვანელო, რომელიც ხელში გიჭირავთ პასლები. ყველა პწიგნები იბეჭდება ერთი და იგივე შაბლონიდან - ტიპოგრაფიული მატრიციდან, ამიტომ ისინი ზუსტად ერთნაირია. თუ შეცდომა მატრიცაში შედიოდა, ის ყველა ეგზემპლარად იქნებოდა გამრავლებული. ცოცხალი ორგანიზმების უჯრედებში მატრიქსის როლს დნმ-ის მოლეკულები ასრულებენ. თითოეული უჯრედის დნმ შეიცავს ინფორმაციას არა მხოლოდ სტრუქტურული ცილების შესახებ, რომლებიც განსაზღვრავენ უჯრედის ფორმას (გახსოვდეთ სისხლის წითელი უჯრედი), არამედ ყველა ფერმენტის ცილის, ჰორმონის ცილებისა და სხვა ცილების შესახებ.
ნახშირწყლები და ლიპიდები უჯრედში წარმოიქმნება რთული ქიმიური რეაქციების შედეგად, რომელთაგან თითოეული კატალიზდება საკუთარი ფერმენტის პროტეინის მიერ. ფერმენტების შესახებ ინფორმაციის ფლობით, დნმ აპროგრამებს სხვა ორგანული ნაერთების სტრუქტურას და ასევე აკონტროლებს მათი სინთეზისა და დაშლის პროცესებს.
ვინაიდან დნმ-ის მოლეკულები არის შაბლონები ყველა ცილის სინთეზისთვის, დნმ შეიცავს ინფორმაციას უჯრედების სტრუქტურისა და აქტივობის შესახებ, თითოეული უჯრედის და მთლიანად ორგანიზმის ყველა მახასიათებლის შესახებ.
თითოეული ცილა წარმოდგენილია ერთი ან მეტი პოლიმერული ჯაჭვით. დნმ-ის მოლეკულის მონაკვეთს, რომელიც ემსახურება როგორც შაბლონს ერთი პოლიპეპტიდური ჯაჭვის სინთეზისთვის, ე. გენომი.თითოეული დნმ-ის მოლეკულა შეიცავს ბევრ განსხვავებულ გენს. დნმ-ის მოლეკულებში შემავალ ყველა ინფორმაციას ე.წ გენეტიკური.იდეა, რომ გენეტიკური ინფორმაცია აღირიცხება მოლეკულურ დონეზე და რომ ცილების სინთეზი ხდება მატრიცის პრინციპის მიხედვით, პირველად ჩამოყალიბდა ჯერ კიდევ 20-იან წლებში გამოჩენილმა რუსმა ბიოლოგმა ნ.კ.კოლცოვმა.
2. დნმ-ის გაორმაგება.დნმ-ის მოლეკულებს აქვთ საოცარი თვისება, რომელიც არ არის თანდაყოლილი არცერთ სხვა ცნობილ მოლეკულაში - დუბლირების უნარი. რა არის გაორმაგების პროცესი? გახსოვთ, რომ დნმ-ის ორმაგი სპირალი აგებულია კომპლემენტარობის პრინციპით. იგივე პრინციპი ემყარება დნმ-ის მოლეკულების გაორმაგებას. სპეციალური ფერმენტების დახმარებით, წყალბადის ბმები, რომლებიც ატარებენ დნმ-ის ძაფებს, იშლება, ძაფები განცალკევებულია და ყოველი ამ ჯაჭვის თითოეულ ნუკლეოტიდს თანმიმდევრულად უერთდება დამატებითი ნუკლეოტიდები. ორიგინალური (დედა) დნმ-ის მოლეკულის განსხვავებული ძაფები არის შაბლონები - ისინი განსაზღვრავენ ნუკლეოტიდების რიგითობას ახლად სინთეზირებულ ჯაჭვში. ფერმენტების რთული კომპლექტის მოქმედების შედეგად ნუკლეოტიდები უერთდებიან ერთმანეთს. ამ შემთხვევაში, წარმოიქმნება ახალი დნმ-ის ჯაჭვები, რომლებიც ავსებენ თითოეულ განსხვავებულ ჯაჭვს. ამრიგად, დუბლირების შედეგად იქმნება ორი დნმ-ის ორმაგი სპირალი (ქალიშვილის მოლეკულა), თითოეულ მათგანს აქვს დედამოლეკულისგან მიღებული თითო ჯაჭვი და ხელახლა სინთეზირებული ერთი ჯაჭვი.
ქალიშვილის დნმ-ის მოლეკულები არაფრით განსხვავდება ერთმანეთისგან ან მშობლის მოლეკულისგან. როდესაც უჯრედი იყოფა, ქალიშვილი დნმ-ის მოლეკულები იშლება ორ წარმოქმნილ უჯრედად, რომელთაგან თითოეულს ექნება იგივე ინფორმაცია, რასაც დედა უჯრედი შეიცავს. ვინაიდან გენები დნმ-ის მოლეკულების სექციებია, გაყოფის დროს წარმოქმნილი ორ ქალიშვილ უჯრედს აქვს იგივე გენები.
მრავალუჯრედიანი ორგანიზმის თითოეული უჯრედი წარმოიქმნება ერთი ჩანასახოვანი უჯრედიდან განმეორებითი გაყოფის შედეგად, ამიტომ სხეულის ყველა უჯრედს აქვს გენების ერთნაირი ნაკრები. სასქესო უჯრედის გენში შემთხვევითი შეცდომა გამრავლდება მისი მილიონობით შთამომავლის გენებში. ამიტომაა, რომ ნამგლისებრუჯრედოვანი ანემიის მქონე პაციენტის სისხლის წითელ უჯრედებს ერთნაირი „გაფუჭებული“ ჰემოგლობინი აქვს. ანემიით დაავადებული ბავშვები მშობლებისგან იღებენ „დაზიანებულ“ გენს რეპროდუქციული უჯრედების მეშვეობით. უჯრედების დნმ-ში შემავალი ინფორმაცია (გენეტიკური ინფორმაცია) გადაეცემა არა მხოლოდ უჯრედიდან უჯრედს, არამედ მშობლებიდან შვილებსაც. გენი არის გენეტიკური ერთეულიან მემკვიდრეობითი ინფორმაცია.
ძნელია ვიმსჯელოთ ტიპოგრაფიულ მატრიცაზე, დაიბეჭდება თუ არა მასზე კარგი წიგნი. ასევე შეუძლებელია გენეტიკური ინფორმაციის ხარისხზე მსჯელობა იმის მიხედვით, შთამომავლებმა მემკვიდრეობით მიიღეს „კარგი“ თუ „ცუდი“ გენი, სანამ ამ ინფორმაციის საფუძველზე არ აშენდება ცილები და არ განვითარდება მთელი ორგანიზმი.
mRNA ფორმირების კურსი.რიბოსომები, ცილების სინთეზის ადგილები, იღებენ ინფორმაციის გადამტან შუამავალს ბირთვიდან, რომელსაც შეუძლია გაიაროს ბირთვული მემბრანის ფორებში. ასეთი შუამავალია მესინჯერი რნმ (i-RNA). ეს არის ერთჯაჭვიანი მოლეკულა, რომელიც ავსებს დნმ-ის მოლეკულის ერთ ჯაჭვს. სპეციალური ფერმენტი - პოლიმერაზა, რომელიც მოძრაობს დნმ-ის გასწვრივ, ირჩევს ნუკლეოტიდებს კომპლემენტარობის პრინციპის მიხედვით და აკავშირებს მათ ერთ ჯაჭვში (სურ. 21). mRNA წარმოქმნის პროცესს ე.წ ტრანსკრიფცია(ლათინური "ტრანსკრიფციიდან" - გადაწერა). თუ დნმ-ის ჯაჭვი შეიცავს თიმინს, მაშინ პოლიმერაზა შეიცავს ადენინს mRNA ჯაჭვში; თუ არის გუანინი, მასში შედის ციტოზინი, თუ ადენინი, მაშინ ურაცილი (რნმ არ შეიცავს თიმინს).
თითოეული mRNA მოლეკულის სიგრძე ასჯერ უფრო მოკლეა ვიდრე დნმ. მესინჯერი რნმ არის არა მთელი დნმ-ის მოლეკულის, არამედ მისი მხოლოდ ნაწილის ასლი, ერთი გენი ან მიმდებარე გენების ჯგუფი, რომელიც ატარებს ინფორმაციას ერთი ფუნქციის შესასრულებლად აუცილებელ ცილების სტრუქტურის შესახებ. პროკარიოტებში გენების ამ ჯგუფს ე.წ ოპერონი.გენების თითოეული ჯგუფის დასაწყისში არის პოლიმერაზას ერთგვარი სადესანტო მოედანი, რომელსაც ე.წ პრომოუტერიეს არის დნმ-ის ნუკლეოტიდების სპეციფიური თანმიმდევრობა, რომელსაც ფერმენტი „ამოიცნობს“ ქიმიური მიახლოების გამო. პოლიმერაზას მხოლოდ პრომოტორთან მიმაგრებით შეუძლია დაიწყოს mRNA-ს სინთეზი. გენების ჯგუფის ბოლოს ფერმენტი ხვდება სიგნალს (ნუკლეოტიდების სპეციფიკური თანმიმდევრობის სახით), რომელიც მიუთითებს გადაწერის დასრულებაზე. დასრულებული mRNA ტოვებს დნმ-ს, ტოვებს ბირთვს და მიდის ცილის სინთეზის ადგილზე - რიბოსომაში, რომელიც მდებარეობს უჯრედის ციტოპლაზმაში.
უჯრედში გენეტიკური ინფორმაცია დნმ-დან ცილამდე ტრანსკრიფციის გზით გადადის:
დნმ და რნმ ცილა.
3. გენეტიკური კოდი -ნუკლეოტიდების გარკვეული კომბინაციები, რომლებიც ატარებენ ინფორმაციას ცილის სტრუქტურისა და დნმ-ის მოლეკულაში მათი მდებარეობის თანმიმდევრობის შესახებ.
გენი არის დნმ-ის მოლეკულის ნაწილი, რომელიც ატარებს ინფორმაციას ერთი ცილის მოლეკულის სტრუქტურის შესახებ.
გენეტიკური კოდის თვისებები:
- სამსახეობა - ერთი ამინომჟავა დაშიფრულია სამი მიმდებარე ნუკლეოტიდით - ტრიპლეტი, ანუ კოდონი;
- მრავალმხრივობა - კოდი იგივეა დედამიწაზე მცხოვრები ყველაფრისთვის (ხავსებში, ფიჭვებში, ამებებში, ადამიანებში, სირაქლემაში და ა.
- დეგენერაცია - ერთი ამინომჟავა შეიძლება შეესაბამებოდეს რამდენიმე სამეულს (ორიდან ექვსამდე). გამონაკლისს წარმოადგენს ამინომჟავები მეთიონინი და ტრიპტოფანი, რომელთაგან თითოეული დაშიფრულია მხოლოდ ერთი სამეულით (მეთიონინი დაშიფრულია AUG ტრიპლეტით);
- სპეციფიკა - თითოეული ტრიპლეტი კოდირებს მხოლოდ ერთ ამინომჟავას.
GAA ან GAG-ის ტრიპლეტები, რომლებიც მეექვსე ადგილს იკავებენ ჯანმრთელი ადამიანების გენში, ატარებენ ინფორმაციას ჰემოგლობინის ჯაჭვის შესახებ, რომელიც აკოდირებს გლუტამინის მჟავას. ნამგლისებრუჯრედოვანი ანემიის მქონე პაციენტებში მეორე ნუკლეოტიდი იცვლება U-ით, ხოლო სამეული GUA და GUG კოდირებს ვალინს;
- გადახურვის გარეშე - ერთი გენის კოდონები ერთდროულად ვერ შედიან მეზობელში;
- უწყვეტობა- ერთი გენის შიგნით გენეტიკური ინფორმაცია ერთი მიმართულებით იკითხება.
გენეტიკური ინფორმაცია დაშიფრულია დნმ-ში. გენეტიკური კოდი განმარტეს M. Nirenberg-მა და H.G. ყურანი, რისთვისაც 1968 წელს მიენიჭათ ნობელის პრემია.
გენეტიკური კოდი- ნუკლეოტიდების განლაგების სისტემა ნუკლეინის მჟავას მოლეკულებში, რომელიც აკონტროლებს ამინომჟავების თანმიმდევრობას პოლიპეპტიდის მოლეკულაში.
კოდის ძირითადი პრინციპები:
1) გენეტიკური კოდი არის სამმაგი. mRNA სამეულს კოდონი ეწოდება. კოდონი აკოდირებს ერთ ამინომჟავას.
2) გენეტიკური კოდი გადაგვარებულია. ერთი ამინომჟავა დაშიფრულია ერთზე მეტი კოდონით (2-დან 6-მდე). გამონაკლისია მეთიონინი და ტრიპტოფანი (AUG, GUG). ერთი ამინომჟავის კოდონებში, პირველი ორი ნუკლეოტიდი ყველაზე ხშირად ერთნაირია, მაგრამ მესამე განსხვავდება.
3) კოდონები არ ემთხვევა ერთმანეთს. ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობა იკითხება ერთი მიმართულებით ზედიზედ, სამმაგი სამმაგი.
4) კოდი ცალსახაა. კოდონი კოდირებს კონკრეტულ ამინომჟავას.
5) AUG არის საწყისი კოდონი.
6) გენის შიგნით არ არის სასვენი ნიშნები - გაჩერების კოდონები: UAG, UAA, UGA.
7) გენეტიკური კოდი უნივერსალურია, ის ყველა ორგანიზმისა და ვირუსისთვის ერთნაირია.
მემკვიდრეობის მატერიალური მატარებლის დნმ-ის სტრუქტურის აღმოჩენამ ხელი შეუწყო მრავალი საკითხის გადაწყვეტას: გენის რეპროდუქცია, მუტაციების ბუნება, ცილების ბიოსინთეზი და ა.შ.
გენეტიკური კოდის გადაცემის მექანიზმმა ხელი შეუწყო მოლეკულური ბიოლოგიის განვითარებას, ასევე გენეტიკური ინჟინერიისა და გენური თერაპიის განვითარებას.
დნმ მდებარეობს ბირთვში და არის ქრომატინის ნაწილი, ისევე როგორც მიტოქონდრიები, ცენტროსომები, პლასტიდები და რნმ არის ნუკლეოლებში, ციტოპლაზმურ მატრიქსში და რიბოსომებში.
უჯრედში მემკვიდრეობითი ინფორმაციის მატარებელია დნმ, ხოლო რნმ ემსახურება გენეტიკური ინფორმაციის გადაცემას და განხორციელებას პრო- და ევკარიოტებში. mRNA-ს დახმარებით ხდება დნმ-ის ნუკლეოტიდების თანმიმდევრობის პოლიპეპტიდში გადაყვანის პროცესი.
ზოგიერთ ორგანიზმში, დნმ-ის გარდა, რნმ შეიძლება იყოს მემკვიდრეობითი ინფორმაციის მატარებელი, მაგალითად, თამბაქოს მოზაიკის ვირუსების, პოლიომიელიტის და შიდსის დროს.
ნუკლეინის მჟავების მონომერები არის ნუკლეოტიდები. დადგენილია, რომ ევკარიოტების ქრომოსომებში გიგანტური ორჯაჭვიანი დნმ-ის მოლეკულა იქმნება 4 ტიპის ნუკლეოტიდებით: ადენილი, გუანილი, თიმიდილ, ციტოსილი. თითოეული ნუკლეოტიდი შედგება აზოტოვანი ფუძისგან (პურინი G + A ან პირიმიდინი C + T), დეოქსირიბოზა და ფოსფორის მჟავის ნარჩენი.
სხვადასხვა წარმოშობის დნმ-ის ანალიზისას ჩარგაფმა ჩამოაყალიბა აზოტოვანი ფუძეების რაოდენობრივი თანაფარდობის ნიმუშები - ჩარგაფის წესები.
ა) ადენინის რაოდენობა ტოლია თიმინის რაოდენობას (A=T);
ბ) გუანინის რაოდენობა უდრის ციტოზინის რაოდენობას (G=C);
გ) პურინების რაოდენობა უდრის პირიმიდინების რაოდენობას (G+A = C+T);
დ) 6-ამინო ჯგუფის მქონე ფუძეების რაოდენობა უდრის 6-კეტო ჯგუფის მქონე ფუძეების რაოდენობას (A+C = G+T).
ამასთან, A+T\G+C ფუძეების შეფარდება მკაცრად სახეობრივი სპეციფიკური კოეფიციენტია (ადამიანებისთვის - 0,66; თაგვებისთვის - 0,81; ბაქტერიების - 0,41).
1953 წელს ბიოლოგი ჯ.უოტსონიდა ფიზიკოსი ფ.კრიკიშემოთავაზებული იყო დნმ-ის სივრცითი მოლეკულური მოდელი.
მოდელის ძირითადი პოსტულატები შემდეგია:
1. თითოეული დნმ-ის მოლეკულა შედგება ორი გრძელი ანტიპარალელური პოლინუკლეოტიდური ჯაჭვისგან, რომლებიც ქმნიან ორმაგ სპირალს, რომელიც დატრიალებულია ცენტრალური ღერძის ირგვლივ (მარჯვენა - B-ფორმა, მარცხენა - Z-ფორმა, აღმოჩენილი ა. რიჩის მიერ 70-იანი წლების ბოლოს).
2. თითოეული ნუკლეოზიდი (პენტოზა + აზოტოვანი ფუძე) მდებარეობს სპირალის ღერძის პერპენდიკულარულ სიბრტყეში.
3. ორი პოლინუკლეოტიდური ჯაჭვი ერთმანეთს უჭირავს აზოტოვან ფუძეებს შორის წარმოქმნილი წყალბადური ბმებით.
4. აზოტოვანი ფუძეების დაწყვილება მკაცრად სპეციფიკურია, პურინის ფუძეები ერწყმის მხოლოდ პირიმიდინურ ფუძეებს: A-T, G-C.
5. ერთი ჯაჭვის ფუძეების თანმიმდევრობა შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს, მაგრამ მეორე ჯაჭვის აზოტოვანი ფუძეები მკაცრად უნდა ავსებდეს მათ.
პოლინუკლეოტიდური ჯაჭვები იქმნება კოვალენტური ბმებით მეზობელ ნუკლეოტიდებს შორის ფოსფორმჟავას ნარჩენების მეშვეობით, რომელიც აკავშირებს ნახშირბადს შაქრის მეხუთე პოზიციაზე მიმდებარე ნუკლეოტიდის მესამე ნახშირბადთან. ჯაჭვებს აქვს მიმართულება: ჯაჭვის დასაწყისია 3 "OH - დეზოქსირიბოზის ნახშირბადის მესამე პოზიციაზე მიმაგრებულია ჰიდროქსილის ჯგუფი OH, ჯაჭვის ბოლოა 5" F, მეხუთეზე მიმაგრებულია ფოსფორმჟავას ნარჩენი. დეზოქსირიბოზის ნახშირბადი.
დნმ-ის აუტოსინთეზური ფუნქციაა რეპლიკაცია – ავტორეპროდუქცია. რეპლიკაცია ემყარება ნახევრად კონსერვატიზმის, ანტიპარალელიზმის, კომპლემენტარობისა და წყვეტის პრინციპებს. დნმ-ის მემკვიდრეობითი ინფორმაცია რეალიზდება რეპლიკაციის შედეგად შაბლონის სინთეზის ტიპის მიხედვით. ეს ხდება ეტაპად: შეკვრა, დაწყება, გახანგრძლივება, შეწყვეტა. პროცესი შემოიფარგლება ინტერფაზის S-პერიოდით. ფერმენტი დნმ პოლიმერაზა შაბლონად იყენებს ერთჯაჭვიან დნმ-ს და 4 ნუკლეოტიდის თანდასწრებით პრაიმერი (რნმ) აშენებს დნმ-ის მეორე ჯაჭვს.
დნმ-ის სინთეზი ხორციელდება კომპლემენტარობის პრინციპით. ფოსფოდიესტერული ბმები წარმოიქმნება დნმ-ის ჯაჭვის ნუკლეოტიდებს შორის ბოლო ნუკლეოტიდის 3"OH ჯგუფის კავშირების გამო მომდევნო ნუკლეოტიდის 5"-ფოსფატთან, რომელიც უნდა შეუერთდეს ჯაჭვს.
არსებობს დნმ-ის რეპლიკაციის სამი ძირითადი ტიპი: კონსერვატიული, ნახევრად კონსერვატიული, დისპერსიული.
კონსერვატიული - ორიგინალური ორმაგი ჯაჭვის მოლეკულის მთლიანობის შენარჩუნება და ქალიშვილის ორჯაჭვის მოლეკულის სინთეზი. ქალიშვილის მოლეკულების ნახევარი აგებულია მთლიანად ახალი მასალისგან, ნახევარი კი მთლიანად ძველი ძირითადი მასალისგან.
ნახევრად კონსერვატიული – დნმ-ის სინთეზი იწყება რეპლიკაციის საწყისთან ჰელიკაზას ფერმენტის მიმაგრებით, რომელიც ხსნის დნმ-ის მონაკვეთებს. დნმ-ის დამაკავშირებელი ცილა (DBP) მიმაგრებულია თითოეულ ჯაჭვზე, რაც ხელს უშლის მათ შეერთებას. რეპლიკაციის ერთეული არის რეპლიკონი - ეს არის რეგიონი ორ წერტილს შორის, საიდანაც იწყება ქალიშვილის ჯაჭვების სინთეზი. ფერმენტების ურთიერთქმედებას რეპლიკაციის საწყისთან ეწოდება ინიცირება. ეს წერტილი მოძრაობს ჯაჭვის გასწვრივ (3 "OH → 5" F) და იქმნება რეპლიკაციის ჩანგალი.
ახალი ჯაჭვის სინთეზი პერიოდულად ხდება 700-800-2000 ნუკლეოტიდის ნარჩენების სიგრძის ფრაგმენტების წარმოქმნით. არსებობს გამეორების საწყისი და დასასრული წერტილი. რეპლიკონი მოძრაობს დნმ-ის მოლეკულის გასწვრივ და მისი ახალი სექციები იხსნება. თითოეული დედა ჯაჭვი არის ქალიშვილის ჯაჭვის შაბლონი, რომელიც სინთეზირებულია კომპლემენტარობის პრინციპით. ნუკლეოტიდების თანმიმდევრული შეერთების შედეგად დნმ-ის ჯაჭვი გრძელდება (დრეკადობის სტადია) ფერმენტ დნმ ლიგაზას დახმარებით. როდესაც მოლეკულის საჭირო სიგრძე მიიღწევა, სინთეზი ჩერდება - წყდება. ევკარიოტებში ათასობით რეპლიკაციის ჩანგალი მოქმედებს ერთდროულად. პროკარიოტებში ინიცირება ხდება დნმ-ის რგოლის ერთ წერტილში, ორი რეპლიკაციის ჩანგლით მოძრაობს 2 მიმართულებით. იმ ადგილას, სადაც ისინი ხვდებიან, ორჯაჭვიანი დნმ-ის მოლეკულები გამოყოფილია.
Გაფანტული - დნმ-ის დაშლა ნუკლეოტიდის ფრაგმენტებად, ახალი ორჯაჭვიანი დნმ შედგება სპონტანურად აწყობილი ახალი და მშობელი ფრაგმენტებისგან.
ევკარიოტული დნმ აგებულებით პროკარიოტული დნმ-ის მსგავსია. განსხვავებები ეხება: დნმ-ის რაოდენობას გენის მიხედვით, დნმ-ის მოლეკულის სიგრძეს, ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობების მონაცვლეობის რიგს, ნაკეცის ფორმას (ევკარიოტებში წრფივია, პროკარიოტებში წრიულია).
ევკარიოტებს ახასიათებთ დნმ-ის სიჭარბე: კოდირებაში ჩართული დნმ-ის რაოდენობა მხოლოდ 2%-ია. ჭარბი დნმ-ის ნაწილი წარმოდგენილია ნუკლეოტიდების იდენტური ნაკრებით, რომლებიც მრავალჯერ მეორდება (იმეორებს). არსებობს მრავალი და ზომიერად განმეორებადი თანმიმდევრობა. ისინი ქმნიან კონსტიტუციურ ჰეტეროქრომატინს (სტრუქტურულ). ის ჩართულია უნიკალურ თანმიმდევრობებს შორის. ზედმეტ გენებს აქვს 104 ასლი.
მეტაფაზის ქრომოსომა (დახვეული ქრომატინი) შედგება ორი ქრომატიდისგან. ფორმა განისაზღვრება პირველადი შეკუმშვის - ცენტრომერის არსებობით. ის ქრომოსომას ყოფს 2 ჯგუფად.
ცენტრომერის მდებარეობა განსაზღვრავს ქრომოსომების ძირითად ფორმებს:
მეტაცენტრული,
სუბმეტაცენტრული,
აკროცენტრული,
ტელოცენტრული.
ქრომოსომის სპირალიზაციის ხარისხი არ არის იგივე. სუსტი სპირალიზაციის მქონე ქრომოსომების რეგიონებს უწოდებენ ევქრომატული. ეს არის მაღალი მეტაბოლური აქტივობის სფერო, სადაც დნმ შედგება უნიკალური თანმიმდევრობებისაგან. ზონა ძლიერი სპირალიზაციით - ჰეტეროქრომატული რეგიონი, რომელსაც შეუძლია ტრანსკრიფცია. გამოარჩევენ კონსტიტუციური ჰეტეროქრომატინი - გენეტიკური ინერტული, არ შეიცავს გენებს, არ გარდაიქმნება ევქრომატინში და ასევე სურვილისამებრ, რომელსაც შეუძლია გარდაიქმნას აქტიურ ევქრომატინად. ქრომოსომების დისტალური მონაკვეთების ბოლო ნაწილებს ტელომერები ეწოდება.
ქრომოსომები იყოფა აუტოსომებად (სომატური უჯრედები) და ჰეტეროქრომოსომებად (სქესობრივი უჯრედები).
ლევიცკის (1924) წინადადებით, უჯრედის სომატური ქრომოსომების დიპლოიდური ნაკრები ეწოდა. კარიოტიპი. მას ახასიათებს ქრომოსომების რაოდენობა, ფორმა და ზომა. კარიოტიპის ქრომოსომების აღწერა ს.გ. ნავაშინა ისინი ფორმაშია მოწყობილი იდიოგრამები - სისტემატური კარიოტიპი. 1960 წელს შემოგვთავაზეს დენვერის ქრომოსომების საერთაშორისო კლასიფიკაცია, სადაც ქრომოსომები კლასიფიცირდება ცენტრომერის ზომისა და მდებარეობის მიხედვით. ადამიანის სომატური უჯრედის კარიოტიპში არის 22 წყვილი აუტოსომა და წყვილი სქესის ქრომოსომა. სომატურ უჯრედებში ქრომოსომების ერთობლიობას ე.წ დიპლოიდური, და ჩანასახოვან უჯრედებში - ჰაპლოიდური (ეს უდრის აუტოსომების ნაკრების ნახევარს). ადამიანის კარიოტიპის იდიოგრამაში ქრომოსომა იყოფა 7 ჯგუფად, მათი ზომისა და ფორმის მიხედვით.
1 - 1-3 დიდი მეტაცენტრული.
2 - 4-5 დიდი სუბმეტაცენტრული.
3 - 6-12 და X ქრომოსომა საშუალო მეტაცენტრულია.
4 - 13-15 საშუალო აკროცენტრული.
5 - 16-18 შედარებით მცირე მეტა-სუბმეტაცენტრული.
6 - 19-20 პატარა მეტაცენტრული.
7 - 21-22 და Y ქრომოსომა ყველაზე პატარა აკროცენტრულია.
Მიხედვით პარიზის კლასიფიკაცია ქრომოსომები იყოფა ჯგუფებად მათი ზომისა და ფორმის მიხედვით, ასევე ხაზოვანი დიფერენციაციის მიხედვით.
ქრომოსომებს აქვთ შემდეგი თვისებები (ქრომოსომის წესები):
1. ინდივიდუალობა – განსხვავებები არაჰომოლოგიურ ქრომოსომებს შორის.
2. წყვილები.
3. რიცხვის მუდმივობა – დამახასიათებელი თითოეული ტიპისთვის.
4. უწყვეტობა – გამრავლების უნარი.
Ჩატვირთვა...