Biologia
  Wiw.pl   Na bieżąco:  Informacje   Co nowego   Matematyka i przyroda:  Astronomia   Biologia   Fizyka   Matematyka   Modelowanie rzeczywistości   Humanistyka:  Filozofia   Historia   Kultura antyczna   Literatura   Sztuka   Czytaj:  Biblioteka   Delta   Wielcy i więksi   Przydatne:  Słowniki   Co i gdzie studiować   Wszechświat w obrazkach    
 Jesteś tutaj:  Wirtualny Wszechświat > Biologia > Genetyka > Historia odkryć genów i genetyka klasyczna 
  Indeks
Genetyka
Historia odkryć genów
i genetyka klasyczna

Badania nad . . .
Komórka . . .
Chromosomy
Prawa G.Mendla
Prace T.H. Morgana
Związek genów i . . .
Geny jako . . .
Podstawy genetyki
Genetyka molekularna
Geny i ewolucja
Świat wirusów i . . .
Inżynieria genetyczna
Słowniczek
  Źródło
Wybrane fragmenty pochodzą z książki
Język genów autorstwa Paul'a Berg'a i Maxine Singer


  Geny jako cząsteczki DNA i pojęcie genomu
 
Geny to DNA
Geny są cząsteczkami
 
W
spółczesna chemia genu ma swoje początki w 1869 roku, kiedy to Johann Friedrich Miescher, niemiecki chemik pracujący w Tybindze, odkrył, że materiał wyizolowany z jąder ludzkich komórek nie jest białkiem, ponieważ zawiera fosfor oraz jest odporny na działanie enzymu rozkładającego białka – pepsyny. Miescher nazwał odkrytą przez siebie substancję nukleiną. Dzisiaj nosi ona nazwę kwasu deoksyrybonukleinowego, czyli DNA. W ciągu kolejnych osiemdziesięciu pięciu lat opracowano wiele metod oczyszczania DNA i analizy chemicznej jego składników oraz charakteru łączących je wiązań. Badacze zidentyfikowali podstawowe elementy budulcowe DNA: cztery odrębne małe cząsteczki nazwane nukleotydami. Podczas badań właściwości fizycznych okazało się, że DNA jest polimerem, to znaczy bardzo długą, podobną do łańcucha cząsteczką zbudowaną z nukleotydów. Ponadto odkryto, że większość komórkowego DNA znajduje się w chromosomach.
Chromosomy zawierają DNA w postaci podwójnej helisy
W 1953 roku na podstawie dostępnych fizycznych i chemicznych informacji dwaj młodzi naukowcy pracujący w Uniwersytecie w Cambridge w Anglii, James Watson i Francis Crick ustalili, że DNA ma strukturę podwójnej helisy. Podwójna helisa DNA składa się z dwóch długich oddzielnych nici polinukleotydowych owijających się wokół wspólnej osi. Dwa łańcuchy trzymają się razem dzięki chemicznym oddziaływaniom między jednostkami nukleotydowymi każdego łańcucha. Informację genetyczną tworzy liniowa sekwencja czterech różnych jednostek nukleotydowych (na rysunku pokazano je za pomocą pasków o czterech różnych zakończeniach).
       Wagę odkrycia struktury DNA dodatkowo podniosły wyniki wcześniejszych badań Oswalda Avery'ego i jego współpracowników z Instytutu Rockefellera w Nowym Jorku oraz Alfreda Hersheya i Margaret Chase z Uniwersytetu im. Waszyngtona w St. Louis w stanie Missouri, którzy dowiedli, że nośnikiem informacji genetycznej jest wyłącznie DNA. Główną rolę w dziedziczeniu, przypisywaną kiedyś chromosomom, przekazano teraz z całym zaufaniem chromosomowemu DNA. Wiele różnych białek zawartych w chromosomach ma również duże znaczenie, ale nie przenoszą one informacji dziedzicznej.
       DNA nie jest jedynym kwasem nukleinowym występującym w komórkach. Blisko spokrewnione cząsteczki kwasu rybonukleinowego (RNA) znaleziono w jądrach komórkowych i cytoplazmie. Jak zobaczymy dalej, RNA pełni wiele istotnych funkcji podczas wykorzystywania informacji zawartej w strukturze DNA do produkcji białek.
       Opisanie struktury DNA i odkrycie jego kluczowej roli w dziedziczeniu to koronne osiągnięcia genetyki. Zmieniły one jej profil z nauki opisowej i statystycznej i otworzyły rozdział badań molekularnych. Dziedziczenie okazało się związane ze strukturą cząsteczkową. Musiał upłynąć prawie wiek, zanim trzy niezależne gałęzie nauki – badania struktury i zachowania chromosomów, abstrakcyjna analiza genetyczna i biochemia połączyły się w jedno. Powszechny pozytywny odzew świata nauki na hipotezę podwójnej helisy jest świadectwem jej poprawności. Model ów pasował nie tylko do fizycznych i chemicznych danych, ale proponowana struktura była wręcz idealna dla materiału genetycznego. Liniowa sekwencja czterech różnych nukleotydów łańcucha DNA mogła reprezentować informację genetyczną. Niczym książka zawierająca treść w postaci liniowych układów dwudziestu czterech liter alfabetu, tak liniowa sekwencja czterech nukleotydów stanowi informację genetyczną do produkcji białek. Dwuniciowa budowa DNA pozwala zrozumieć, jak DNA kieruje własną replikacją przed podziałem komórki, tak aby każda komórka potomna zawierała pełny zestaw instrukcji genetycznych. DNA ma wszelkie cechy potrzebne mu do funkcjonowania w roli materiału genetycznego.
       Zasady biologiczne sformułowane w ciągu ponad stu lat badań można obecnie wyrazić w kategoriach molekularnych. Chromosomy homologiczne są podobne do siebie nie tylko z wyglądu, zawierają cząsteczki DNA o zbliżonych lub identycznych sekwencjach czterech różnych nukleotydów. Gen nie jest już abstrakcyjnym tworem, jest sekwencją nukleotydów, fragmentem łańcucha DNA. Allele różnią się między sobą sekwencją nukleotydów, zmiana w ich sekwencji może wpłynąć na funkcjonowanie genu i w efekcie na cechy organizmu. Takie zmiany w sekwencji, szczególnie jeśli powodują widoczne zmiany cech organizmu, są nazywane mutacjami. Dzięki mutacjom powstają nowe allele. Rekombinacja między chromosomami homologicznymi zachodząca podczas mejozy jest na poziomie molekularnym pęknięciem dwóch cząsteczek DNA i połączeniem się ich na krzyż, co daje nową kombinację DNA. Podwajanie chromosomów w trakcie mitotycznego cyklu komórkowego i mejozy jest efektem duplikacji (replikacji) podwójnej helisy DNA. Na określenie całkowitego DNA zawartego w chromosomach danego gatunku stworzono termin genom. Genom zawiera niemal całą informację potrzebną do określenia wszystkich właściwości organizmu.
       Poznanie struktury DNA wpłynęło na wszystkie dziedziny biologii. Odkrycie to stanowi fundament, na którym można oprzeć wyjaśnienie rozmaitych niewytłumaczalnych obserwacji dokonanych w ubiegłych stuleciach. Umożliwia ono również zrozumienie przyczyn niezwykłej różnorodności świata natury.
góra strony
poprzedni esej następny esej
Wiw.pl  |  Na bieżąco  |  Informacje  |  Co nowego  |  Matematyka i przyroda  |  Astronomia  |  Biologia  |  Fizyka  |  Matematyka  |  Modelowanie rzeczywistości  |  Humanistyka  |  Filozofia  |  Historia  |  Kultura antyczna  |  Literatura  |  Sztuka  |  Czytaj  |  Biblioteka  |  Delta  |  Wielcy i więksi  |  Przydatne  |  Słowniki  |  Co i gdzie studiować  |  Wszechświat w obrazkach