10070 (567344)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТОРГОВО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КЕМЕРОВСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)

ФАКУЛЬТЕТ ЗАОЧНОГО ОБУЧЕНИЯ

Кафедра философии и социологии

Контрольная работа по дисциплине

"Концепции современного естествознания"

по теме: "Молекулярно-генетический уровень живых структур"

Выполнил:

студент группы ПИс-061

(сокращенная форма обучения)

Жилкова Ольга Анатольевна

г. Кемерово 2007 г.

Содержание

Введение

1. Молекулярно-генетический уровень живых структур

1.1 Белки

1.2 Химические основы наследственности

1.3 Нуклеиновые кислоты

1.4 Распределение генов

1.5 Репликация нуклеиновых кислот

1.6 Генетический код

Заключение

Литература

Введение

Много лет назад А. И. Опарин высказал предположение, что в первичном океане образовались капли, содержавшие макромолекулы; эти капли были названы им коацерватами. Такие микроскопические капли описал Бундерберг де Ионг. Обычно они возникают при смешивании растворенных веществ, несущих разные электрические заряды. Сохранялись только те капли, которые были приспособлены к существовавшим тогда условиям. Возможно, они погружались на дно, и это защищало их от губительного действия ультрафиолетового излучения.

Коацерваты Бунгерберга представляют собой статические системы, но в первичном океане постепенно смогли развиться "динамические" капли, стабильность которых увеличилась за счет сбалансированного поступления и выделения компонентов. Внутри капель концентрации растворенных веществ, например, аминокислот, могли быть гораздо выше чем в окружающей их водной среде, поэтому реакции протекали в них довольно быстро. Эти реакции, возможно, были более специфичными, чем в разбавленных растворах; в некоторых каплях, по-видимому, имелись катализаторы, предшественники ферментов. Позднее некоторые капли приобрели способность реагировать на изменения, происходящие во внешней среде, соответствующими компенсаторными изменениями. Для поддержания динамического состояния и для регуляции требовался источник свободной энергии.

Многочисленные работы, в которых исследовалось поведение искусственных коацерватов в различных условиях были выполнены А. И. Опариным и его сотрудниками. Поразительные данные были получены в одном из экспериментов: капли, содержавшие фосфорилазу, синтезировали крахмал из имевшегося в среде глюкозо-l-фосфата по мере его диффузии из среды внутрь капель. Если в состав капель вводили, кроме того, амиазу, то крахмал гидролизировался до мальтозы, которая путем диффузии выделалась наружу.

Коацерваты, изучавшиеся Опариным, образованы биогенными макромолекулами. Вот почему Бернал предположил, что коацерваты могли возникнуть только на более позднем этапе эволюции. Однако Эррера смог получить микроскопические капельки из небиогенных макромолекул, инкубируя растворы тиоцианата аммония и формальдегида; по мнению Эрреры, подобные капельки могли существовать в первичном океане.

Фокс получил из своих искусственных протеиноидов "микросферы", обрабатывая их водой или растворами соли. Правильно приготовленные микросферы устойчивы, однообразны и обладают определенной ультраструктурой. В некоторых случаях они имеют двуслойную оболочку и избирательно поглощают растворенные вещества путем диффузии. В гипер- или гипотонических растворах они соответственно сморщиваются или набухают. Микросферы могут расти путем аккреции и размножаться посредством почкования или сходных процессов, несколько напоминая этим микроорганизмы. На какой-то стадии их можно рассматривать как "протоклетки".

В исходных представлениях о коацерватах и микросферах не упоминалось о нуклеиновых кислотах. Авторы предполагали, что на этой ступени эволюции единственными информационными макромолекулами были белки. В таком случае позже белки утратили эту исключительную функцию. Но, конечно, можно предположить, что нуклеиновые кислоты содержались в коацерватах и микросферах, особенно в микросферах, состоящих из основных протеиноидов. Согласно представлениям Фокса, механизмы с участием нуклеиновых кислот возникли как "эволюционное усовершенствование" и теперь на какой-то стадии мог начаться поток информации в обоих направлениях между двумя типами макромолекул.

В противоположность Фоксу Оргель считает, что белки никогда не могли воспроизводить себя, а этим свойством обладали только нуклеиновые кислоты (полинуклеотиды). Образование полинуклеотидов неферментативным путем, т. е. без участия белков, показано в опытах; например, полинуклеотиды могут синтезироваться путем конденсации подходящих производных оснований на матрице, образованной искусственным полинуклеотидом. Процессы такого типа, по-видимому, существовали уже на самых ранних этапах эволюции, и позднее протеканию этих процессов могло способствовать взаимодействие с не существующими информацию полипептидами или белками. Катализаторами, возможно, служили различные поверхности. Полупроницаемые мембраны вокруг первичных образований могли возникнуть только после того, как начался биосинтез, катализируемый ферментами, и когда потребовалось удерживать и защищать продукты этого биосинтеза. В химии атомы углерода имеют исключительную судьбу. Они могут взаимодействовать друг с другом, а также с водородом, кислородом, азотом и некоторыми другими атомами с образованием длинных цепей углеводородов или пятичленных и шестичленных колец. В природных условиях подобные углеродные соединения найдены только в живых или ископаемых организмах, и поэтому они были названы органическими веществами. Уже в конце столетия из живых организмов было выделено несколько "непосредственных начал", таких, как мочевина, щавелевая и яблочная кислоты. Поэтому в течение долгого времени полагали, что молекулы этого типа могут быть образованы только жизненными силами самих организмов. Однако к началу XIX в. из биологического материала были экстрагированы многие новые органические вещества и довольно много органических соединений. Их исследованием занимается наука биохимия. Молекулы жизни могут быть разделены на четыре основных класса: белки, нуклеиновые кислоты, углеводы и липиды. В настоящее время полагают, что в эволюционном процессе два последних класса молекул образовались позже и что жизнь возникла из неживой материи после появления белков и нуклеиновых кислот.

1. Молекулярно-генетический уровень живых структур

1.1 Белки

Белки образуются из большого числа аминокислот, которые связаны между собой пепдиной связью. Каждый белок имеет уникальную аминокислотную последовательность, называемую первичной структурой, которая определяется наследственными факторами. Типичный белок может содержать вплоть до 200 аминокислот. Длинная полимерная цепь свертывается в пространстве в трехмерную структуру, которая определяется как конформация белка. Каталитическая активность молекулы белка существенно зависит от ее конформации. Растянутая молекула белка теряет свою каталитическую активность.

Две аминокислоты одинакового состава могут отличаться друг от друга так же, как левая и правая руки, и в этом смысле их структуры не совмещаются. По причинам, которые пока еще не ясны, в качестве "строительных блоков" для живых организмов природа выбрала лишь одну "руку" - левовращающие аминокислоты.

1.2 Химические основы наследственности

Химические основы наследственности. Доказательства хранения и передачи генетической информации нуклеиновыми кислотами. Первые экспериментальные данные о хранении и передаче генетической информации нуклеиновыми кислотами были получены в 1944 г. Эвери и сотрудниками при работе с бактериями. Опыты проводили с двумя генетически различными штаммами пневмоккоков. В одном штамме бактерии были заключены в полисахаридные капсулы, во втором лишены их. В каждом штамме соответствующий признак стойко наследовался при размножении бактерий. Из бактерий капсульного штамма (штамма-донора) выделяли ДНК и ее раствором обрабатывали бактерий бескапсульного штамма (штамма-реципиента), после чего среди потомков подвергшихся этому воздействию бескапсульных бактерий, некоторые приобретали полисахаридную капсулу и передавали этот признак своему потомству, среди которого он затем стойко наследовался в течение любого числа поколений. Тщательная очистка экстракта ДНК от белковых примесей и обработка его протеазами (ферментами, разрушающими белки) и другими разрушающими белки воздействиями не лишала его способности превращать бескапсульных бактерий в бактерий, имеющих капсулу, но если на такой же экстракт действовали дезоксирибонуклеазой (ферментом, специфически разрушающим ДНК), то способность эта полностью утрачивалась. Таким образом, было установлено, что ДНК, выделенная из бактерий, несущих ген, определяющий образование полисахаридной капсулы, может переносить этот ген в бактерии, его содержащие. Явление это, получившее название генетической трансформации, было затем изучено многими исследователями и было показано, что оно воспроизводимо не только у пневмококков, но и у других бактерий, причем посредством ДНК можно передавать из одного бактериального штамма в другие (а в ряде случаев даже другим видам бактерий) самые разнообразные гены, например определяющие их устойчивость к различным антибиотикам или сульфаниламидам, особенности роста культуры, способность сбраживать разные сахара, синтез тех или иных аминокислот, серологические свойства и т. д. Если исследуются штаммы, различающиеся по нескольким генам, то с помощью ДНК можно переносить из одного штамма в другой не только каждый ген в отдельности, но в некоторых случаях трансформация идет по двум генам сразу, т. е. оба гена переносятся вместе, что указывает на относительно большую величину включившегося в реципиент фрагмента молекулы ДНК, содержащего минимум два гена донора. Такая совместная передача при трансформации двух генов бывает только тогда, когда эти гены лежат близко друг к другу в бактериальной хромосоме

1.3 Нуклеиновые кислоты

Организмы содержат еще один тип гигантских макромолекул, называемых рибонуклеиновой и дезоксирибонуклеиновой кислотами, сокращенно РНК и ДНК. Структуры и функции этих молекул коренным образом отличаются от таковых для белков. Молекулы ДНК заключают в себе всю информацию и "правила", необходимые для синтеза совершенно любого биологического материала, включая свое собственное образование, увековечивая тем самым биологические виды.

Фрагменты ДНК, содержащие один остаток сахара, один основания и один или более фосфата, называются нуклеотидами. Они играют очень важную роль в жизни клетки как предшественники ДНК или кофакторы ферментов. Один из этих нуклеотидов, аденозинтрифосфат (АТФ), играет значительную роль в клеточном метаболизме. Эта молекула является "энергетической валютой" всех живых организмов.

Очень важная особенность нуклеиновых кислот состоит в апериодичности строения их гигантских молекул. Множество нуклеотидов четырех типов, представляющих звенья этих молекул, следует в линейной молекуле друг за другом в самых различных сочетаниях, но сочетания эти строго постоянны для каждого рода ДНК или РНК данного организма. Такое чередование нуклеотидов в молекулах нуклеиновых кислот можно сравнить с порядком чередования букв в письменном тексте, где буквы расположены в разной последовательности, но последовательность эта вполне определенна и специфична для слов и предложений, составляющих данный конкретный текст. Именно такая специфичность строения полимерных молекул нуклеиновых кислот определяет возможность хранения в них обширной и сложной генетической информации.

"Алфавит" жизни включает всего четыре молекулы, которые относятся к двум различным классам химических веществ: пуринам и пиримидинам. Два пурина аденин и гуанин и два пиримидина цитозин и тимин - основания, а также существует еще одно основание - урацил, которое входит только в структуру РНК. Принято обозначать основания соответствующими начальными буквами: аденин - А, гуанин - Г, цитозин - Ц, тимин - Т и урацил - У. Подобно этому, матрицы живых организмов состоят из длинной последовательности фосфатных и углеводных молекул, образующих остов, к которому прикреплены четыре основания. ДНК содержит сахар дезоксирибозу, а РНК – некоторый отличный сахар рибозу. РНК имеет тоже четыре типа оснований, из которых три (аденин, гуанин и цитозин) такие же, как в ДНК, а тимин заменен здесь другим пиримидином – урацилом.

На языке ДНК все слова, или кодоны, написаны тремя буквами и они указывают "старт", "остановку" или кодирование одной из 24 аминокислот. полное "предложение", или ген, кодирует специфический белок. Понятия "язык ДНК", или генетический код, очень часто являются синонимами. Например, оба триплета оснований ЦАУ и ЦАЦ кодируют аминокислоту гистидин. Молекула ДНК данного организма является законченной "книгой сказаний" этого организма. Вся древняя история и будущее развитие организма отпечатаны на матрице ДНК.

Если матрица не используется, она должна быть заключена в оболочку для защиты от времени, эрозии и вредного окружения. Организмы совершают это путем обертывания двух идентичных молекул - полинуклеотидных спиралей - вокруг друг друга, так что образуется двойная спираль молекулы ДНК. Все основания, несущие информацию, в целях их лучшей сохранности обращены внутрь двойной спирали. Однако две цепи имеют противоположное направление, так что пиримидины образуют водородные связи с пуринами комплементарного тяжа.

Пространственная конфигурация (конформация) молекул ДНК была установлена в 1953 г. Уотсоном и Криком на основании рентгенографического исследования и биохимических данных. Согласно предложенной ими модели, подтвержденной позже множеством других работ, молекула ДНК состоит из двух нитей, образующих правовидную спираль. Азотистые основания обеих нитей ориентированы в направлении к середине спирали, причем аденин одной нити всегда находится напротив тимина другой нити, а гуанин одной нити – напротив цитозина другой нити. В каждом из этих пар основания соединены друг с другом водородными связями; две такие связи имеются в паре аденин-тимин и три - в паре гуанин-цитозин. Вследствие такой комплементарности азотистых оснований порядок чередования нуклеотидов в обеих нитях ДНК оказывается взаимообусловленным, а обе нити спирали расположены антипараллельно и представляют как бы реплики друг друга.

Комплементарность двух нитей молекулы ДНК приводит к тому, что число пуринов в ней равно числу пиримидинов. Молекулы ДНК бывают либо линейными, либо замкнутыми в кольцо, обычно еще перекрученныое; такие кольцевые молекулы ДНК характерны для хромосом и плазмид бактерий, для ряда ДНК – содержащих вирусов, для митохондрий, пластид, кинетопластов. В редких случаях молекулы ДНК не двунитевые, а однонитевые; подобную структуру имеют ДНК некоторых мелких фагов.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов ответов (шпаргалок)