Materiał genetyczny człowieka

PLAN PRACY


Temat: Materiał genetyczny człowieka


1) Wstęp
2) Składniki chemiczne DNA
3) Przestrzenny model DNA
4) DNA- nośnik informacji genetycznej
5) Powielanie informacji genetycznej
6) Wnioski

1) Wstęp
Materiałem genetycznym jest kwas dezoksyrybonukleinowy- DNA. Kwas ten u roślin występuje w jądrze komórkowym, chloroplastach i mitochondriach, a u zwierząt w jądrze komórkowym i mitochondriach.
Kwas DNA w jądrze komórkowym człowieka upąkowany jest w specjalnych strukturach zwanych chromosomami. Komórki naszego ciała zawierają 46 chromosomów, czyli 23 pary chromosomów homologicznych. Jeden z chromosomów każdej pary jest kopią chromosomu matczynego, drugi zaś- ojcowskiego.
W chromosomach zlokalizowane są geny, które są fragmentami olbrzymich cząsteczek kwasu DNA.
Każdy gen zawiera informację dotyczącą budowy białka, a szczególnie jego I- rzędowej struktury, to znaczy określonej kolejności (sekwencji) występowania poszczególnych aminokwasów w danym białku.
Cząsteczki DNA zawierają dziesiątki tysięcy genów, które odpowiadają za wykształcenie się różnych cech organizmu, np. wzrostu, koloru skóry, oczu, włosów, rysów twarzy i innych.
Geny w chromosomach rozmieszczone są liniowo i razem z tymi chromosomami znajdującymi się w komórkach płciowych w czasie zapłodnienia przekazywane są z rodziców na dzieci. Można powiedzieć, że nowy organizm poprzez geny otrzymał instrukcję, w jaki sposób ma wzrastać i funkcjonować.
Należy podkreślić, że potomek otrzymał 23 chromosomy od matki i 23 od ojca oraz że każdy z genów znajdujący się w chromosomie homologicznym matki ma swoją odbitkę w chromosomie homologicznym ojca.
Tak więc, można pokusić się o stwierdzenie, że każdy z obojga rodziców przekazuje swoim dzieciom połowę własnego materiału genetycznego (połowę liczby genów, połowę ilości DNA).
Odkrycie substancji dziedzicznej- kwasu DNA- przyczyniło się w znacznym stopniu do rozwoju współczesnej genetyki.

2) Składniki chemiczne DNA
DNA jest zbudowane z podstawowych składników zwanych nukleotydami.
Nukleotyd składa się z trzech zasadniczych związków: cząsteczki cukru (pięciowęglowego cukru zwanego dezoksyrobozą), zasady azotowej i reszty kwasu fosforowego.
Zasady azotowe dzielimy na zasady purynowe, do których należy adenina (skrót A) i guanina (skrót G), oraz zasady pirymidynowe: tymina (skrót T) i cytozyna (skrót C). W skład kwasu DNA wchodzą więc 4 zasady azotowe: A, G, T i C i te zasady różnicują nukleotydy, których nazwy wprowadza się od nazwy zasady, jaka występuje w danym nukleotydzie. W związku z tym wyróżniamy cztery rodzaje nukleotydów: nukleotyd adeninowy, nukleotyd guaninowy, nukleotyd tyminowy i nukleotyd cytozynowy.
Poszczególne nukleotydy są powiązane w długie łańcuchy (tzw. łańcuchy polinukleotydowe) cząsteczkami kwasu fosforowego między sąsiednimi cząsteczkami
cukru. Te długie łańcuchy (nici) budują cząsteczkę kwasu DNA.
Długa nić kwasu DNA może niekiedy zawierać nawet miliony nukleotydów. Kolejność (sekwencja) czterech różnych nukleotydów w łańcuchu kwasu DNA jest dowolna i dlatego każdy rodzaj nukleotydu może się powtarzać nieskończenie wiele razy. Teoretycznie stwarza to nieskończoną możliwość kombinacji nukleotydów w nici kwasu nukleinowego i warunkuje ogromną różnorodność tych związków chemicznych.
3) Przestrzenny model DNA
Zagadkę budowy DNA rozwiązali dwaj uczeni, Amerykanin James Watson i Anglik Francis Crick. Przedstawili oni model cząsteczki DNA, który ukazuje w jaki sposób informacja biologiczna jest w DNA zapisana i jak się powiela w trakcie podziałów komórkowych.
Watson i Crick stwierdzili na podstawie żmudnych badań, że DNA jest spiralną, dwuniciową cząsteczką, w której nici wzajemnie się dopełniają (ściślej mówiąc, są wobec siebie komplementarne).
Komplementarność polega na tym, że skierowane do wnętrza dwuniciowej spirali zasady sąsiednich nici łączą się według bardzo prostej reguły:
v Adenina nukleotydu jednej nici tworzy parę z tyminą nukleotydu drugiej nici (A- T)
v Guanina nukleotydu jednej nici tworzy parę z cytozą nukleotydu drugiej nici (G- C).
Ta komplementarność zasad (A- T i G- C) sprawia, że w dwuniciowej cząstce DNA kolejność występowania nukleotydów w jednej nici precyzyjnie określa kolejność występowania nukleotydów w drugiej nici. Jeśli na przykład kolejność nukleotydów w jednym łańcuchu jest A G C A T C G, to w drugim łańcuchu musi występować kolejność nukleotydów z zasadami T C G T A G C. Tylko wtedy w podwójnym łańcuchu zawsze a pary układać się będzie A i T oraz G i C. W tym wypadku skład podwójnego łańcucha będzie .


4) DNA- nośnik informacji genetycznej
DNA jest podstawowym nośnikiem informacji, a więc jest jedynym nosicielem cech dziedzicznych. Informacja zapisana w DNA jest przekazywana z pokolenia na pokolenie. DNA przenosi wielkie ilości informacji niezbędnej do zapisania ogromnego bogactwa cech charakterystycznych dla poszczególnych organizmów.
Ta informacja zapisana jest w sekwencji nukleotydów (kolejność występowania) w łańcuchach DNA i ta sekwencja wyznacza kolejność występowania poszczególnych aminokwasów w łańcuchach polipeptydowych białek. Kolejność ułożenia nukleotydów w nici DNA wynika z kolejności ułożenia zasad (A, T, G, C)- sekwencji zasad.
Można powiedzieć, że każda nowa komórka powstała po podziale otrzymuje od komórki macierzystej określoną instrukcję, odnośni wyprodukowania określonego białka, którego drobiny mogą stanowić budulec naszego ciała lub określonych enzymów.
Informacja genetyczna zawarta w DNA musi być przeniesiona z jądra komórkowego na rybosomy, ponieważ tam odbywa się synteza białek, ale tego zagadnienia już nie będę opisywała.

5) Powielanie informacji genetycznej
Jak wiemy, informacja genetyczna zawarta w DNA jest przekazywana w czasie podziałów komórkowych (mitoza, mejoza) z komórek macierzystych do potomnych. W czasie podziałów komórki następuje powielenie materiału genetycznego zawartego w chromosomach. Występuje „podwojenie się” nici DNA; ten proces nazwano replikacją. W wyniku replikacji drabina DNA podwaja się na skutek tworzenia kopii z poprzednio już istniejącej cząsteczki DNA.
Replikacja jest procesem samoodtwarzania (samopowielania) się materiału genetycznego, tzn. cząsteczek DNA.
W wyniku replikacji każdy z dwóch łańcuchów (nici) polinukleotydowych DNA podwaja się, Na matrycy starego łańcucha DNA powstaje jego kopia, w której wiernie jest zapisana informacja genetyczna jak w łańcuchu wyjściowym.
Kopiowanie (powielanie) informacji genetycznej zawartej w DNA odbywa się na zasadzie komplementarności nici DNA (struktura jednej nici DNA wyznacza strukturę drugiej nici). Do każdej starej nici DNA dobudowana jest nowa, komplementarna nić.
W wyniku replikacji powstają dwie podłużne cząsteczki DNA, z których każda zawiera identyczną informację.

6) Wnioski
a) W czasie replikacji cząsteczki DNA ilość kwasu dezoksyrybonukleinowego w komórce podwaja się,
b) Kwas DNA sprawuje kontrolę nas wszystkimi procesami życiowymi organizmu,
c) DNA decyduje o jakości i ilości syntetyzowanych białek,
d) W DNA zaszyfrowana (zakodowana) jest informacja w formie instrukcji dotyczącej budowy białek (sekwencji aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym, I- rzędowa struktura białka).