ДНК – основа генетического материала

Следует подчеркнуть, что не вся последовательность молекулы ДНК является значимой и несет информацию о последовательности какого-либо белка. Например, ДНК хромосом эукариот состоит из кодирующих и некодирующих участков, чередующихся вдоль одной полинуклеотидной цепи.
Универсальность генетического кода послужила одним из первых экспериментальных доказательств того, что все формы жизни на Земле произошли от одного общего предка. Труды выдающихся ученых XIX столетия Чарльза Дарвина и Альфреда Рассела Уоллеса а также их последователей начала ХХ века показали эволюционное родство между разными группами организмов. Однако немногие ученые были готовы к осознанию того, что все живые организмы, включая человека, имеют одного общего предка.
И уже в веке XXI ученым удалось произвести реконструкцию последнего общего предка всех бактерий, архей и эукариотических организмов, который получил название LUKA ( c английского - last universal common ancestor). В настоящее время производятся исследования по изучению генома, метаболизма, строения этого организма, выяснения оптимальных условий для его существования для выяснения другой наиболее важной научной проблемы – возникновения жизни на Земле. Установлено, что от LUKA отделились две ветви его потомков: бактерии представляют одну ветвь, а другую составили археи и эукариоты. В свою очередь, процесс отделения архей от эукариот, по мнению ученых, произошел около 2,4 млрд лет назад.
Французские ученые, Б.Боссо и С. Бланкуарт (2008) при изучении структуры генома LUKи склоняются к гипотезе о том, что этот древний праорганизм имел РНК-наследственный аппарат, тем самым доказывая, что наиболее древним носителем наследственной информации являлись рибонуклеиновые кислоты. Местом обитания LUKи ученые называют приполярные области с холодным климатом и утверждают, что две группы его предков независимо получили ДНК путем горизонального переноса от вирусоподобных организмов. Поскольку ДНК является более стабильной молекулой и устойчива к высоким температурам, это ценное эволюционное приобретение позволило эукариотам широко расселиться по всей планете Земля.






















7. Особенности структуры генома эукариот
Эукариотическими называются организмы в которых большая часть генетической информации, т.е. ДНК, находится в специальной клеточной органелле – ядре, а оставшаяся – в митохондриях, пластидах и центриолях.
Главным отличием генома эукариот от примитивных безъядерных прокариот является его избыточность. Установлено, что 95% генома бактерий состоит из кодирующих белки последовательностей, а оставшаяся часть – 5% составлена из регуляторных элементов. Для высших эукариот напротив характерно высокое содержание некодирующих последовательностей, не несущих информации о строении белковых молекул, эту часть генома традиционно называют «эгоистичной ДНК». К настоящему времени известно, что структуру человеческого генома составляет около 50 тыс. структурных генов с установленными функциональными последовательностями (так называемыми экзонами, т.е. частями гена, состоящими из кодонов-триплетов), тогда как полный размер генома оценивается в три миллиарда пар нуклеотидов. Соответственно, кодирующая часть составляет не более 15-20% от общего количества ДНК.
Повышенное содержание ДНК в геноме эукариот невозможно объяснить только сложностью организации, поскольку ее большая часть представлена некодирующими последовательностями нуклеотидов и функции ее остаются непонятными.
Некодирующие последовательности нуклеотидов в геноме эукариот представлены множественными копиями повторяющихся последовательностей, эта часть ДНК получила название сателлитной. Сателлит может состоять из большого количества повторяющихся мотивов нуклеотидов, например АТТ от трех до 30 раз или АТГС также многократно повторенная последовательность. Содержание сателлитной ДНК в геноме высших организмов составляет 5-50% от общего количества всей ДНК. У человека хорошо описана так называемая альфоидная ДНК, расположенная в центромерах всех хромосом (в районе перетяжки). Несмотря на всю загадочность существования такой «эгоистичной» или «мусорной» ДНК в последние несколько десятков лет было сделано несколько важных открытий относительно ее возможной роли. По всей видимости, большая часть некодирующих последовательностей или псевдогенов является свидетельством эволюционной истории вида. Очевидно, что некодирующие участки ДНК могли выполнять функции генов, и были утрачены в результате серьезных мутаций. Для некоторых типов повторов было показано, что они могут кодировать некоторые РНК, принимать участие в процессе компактизации хромосом, т.е. выполнять важную роль в процессе клеточного деления, участки расположения сателлитной ДНК являются «горячими точками» процессов рекомбинации поэтому мутационные процессы здесь происходят очень часто. Медицинские генетики совсем недавно обнаружили ряд тяжелых наследственных психических заболеваний, связанных с повторяющейся ДНК и поэтому сейчас особенное внимание ученых приковано к этим загадочным нуклеотидным повторам в связи с феноменами человеческой памяти и проявлениями высшей нервной деятельности.
















Заключение
Открытие структуры ДНК по праву является одним из наиболее значимых для человечества, а ее принадлежность конкретной науке – физике, химии или биологии, определить практически невозможно. Такое слияние научных направлений и является наиболее яркой чертой открытия Уотсона и Крика. Описание ДНК модели определило направление дальнейшего развития биологии и особенно таких ее направлений как молекулярная биология, молекулярная генетика, геномика и протеомика. На информации о структуре нуклеиновых кислот в настоящее время базируется селекция, гибридизация, генная инженерия, выведение новых пород животных и сортов растений, получение биологически активных веществ и лекарственных препаратов для нужд медицины и ветеринарии. Развитие генной инженерии дало возможность проникновения вглубь сложных генетических явлений и открыло перспективы управления наследственным материалом. Доказательством этому служит получение генномодифицированных организмов (ГМО), создание банков пуповинной крови для лечения наследственных заболеваний, создание искусственных генных конструкций для создания вакцин и лечения особо опасных инфекций, появилась реальная перспектива создания препаратов для лечения онкологии.
По мнению ученых, достижения молекулярной генетики следует использовать с особой осторожностью, не нарушая экологического баланса в природе. Произвольное и неразумное вмешательство в геном живых организмов может привести к катастрофическим последствиям и поэтому вдумчивое, рациональное использование достижений современной генетической науки является одной из главных задач всего человечества.






Список использованной литературы

Гутман Б., Гриффитс Э., Сузуки Д., Кулис Т. Генетика/ Бартон Гутман, Энтони Гриффитс, Дэвид Сузуки, Тара Кулис. - Пер. с англ. О.Перфильева,- М.: Фаир-Пресс, 2004.- 448с
Тоцкий В.М. Генетика / Владимир Михайлович Тоцкий.- Одесса.: Астропринт, 2002.- 710с
Гиль М.И., Сметана А.Ю., Юлевич А.Ю.. Молекулярная генетика и технологи исследования генома: учебное пособие/ Михаил Иванович Гиль, Александр Юрьевич Сметана, Алексей Юрьевич Юлевич.- Херсон.: Олди-Плюс.-2015.-320с.
Харченко П.Н., Глазко В.И. ДНК-технологии в развитии агробиологии / Петр Николаевич Харченко, Валерий Иванович Глазко.-М.: Воскресенье.- 2006.- 480с.
Айала Ф. Современная генетика: в 3-х т. Т1 / Ф. Айала, Дж. Кайгер: пер. с англ. – М.: Мир, 1987.- 350с.
Е.Наймарк. Общий предок бактерий предпочитал прохладу. http://elementy.ru/novosti_nauki/430955/Obshchiy_predok_bakteriy_i_arkhey_predpochital_prokhladu
Коничев А.С., Севастьянова Г.А. Молекулярная биология: учебное пособие. / А.С.Коничев, Г.А.Севастьянова.- 2-е изд., испр. М.: Академия, 2005.- 400с.











19