دليل مباشر على الدور الوراثي للحمض النووي: السمات والوصف والحقائق المثيرة للاهتمام

في المجتمع العلمي الحديث ، هناك العديد من النظريات حول طريقة نقل المعلومات من الآباء إلى أحفاد: من الموجة إلى النوع المستقبلي من مجموعات العقل البشري. ومع ذلك ، فإن حقيقة أن جزيئات الحمض النووي هي الأساس المادي لاستمرارية الكائنات الحية لا تسبب جدلاً. فهم كيف تشكلت الأدلة في المجتمع العلمي حول الدور الوراثي للحمض النووي وما هو الغرض من هذه المقالة. دليل على الدور الوراثي للحمض النووي

وهناك القليل من النظرية لغير علماء الأحياء

لفهم الموضوع وجوهر إثبات دور الحمض النووي في الوراثة ، نذكر فقط بعض المفاهيم والمصطلحات العامة المستخدمة في النص. قد لا يقرأ علماء الأحياء الجزيئية وغيرهم من علماء الأحياء المحترفين هذا الجزء - يتم تقديم المفاهيم في نسخة مبسطة للجزء المهتم من القراء. على الرغم من أن التخصص الحديث في علم الأحياء اليوم قد نما كثيرًا لدرجة أن علماء البيئة المحترفين لن ينفصلوا دائمًا لفهم جوهر الآليات التطورية ، ولا يفهم علماء النبات تفاصيل تطور جنين الضفادع. لذلك ، هذه هي الشروط:

الحمض النووي (الحمض النووي الريبي النووي) وحمض الريبي النووي (الحمض النووي الريبي) جزيئات طويلة وكبيرة تتكون من مونومرات - نيوكليوتيدات.
ويسمى الحمض النووي والحمض النووي الريبي الأحماض النووية.
تتكون الحمض النووي الريبي (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA) من أربعة نيوكليوتيدات فقط (ثلاثة متطابقة ، واحدة مختلفة في الحمض النووي والحمض النووي الريبي) - النيوكليوتيدات عالمية لجميع الكائنات الحية على الكوكب. هذه هي المركبات العضوية المعقدة من قاعدة النيتروجين ، وبقايا الكربوهيدرات ، وحمض الفوسفوريك. يطلق عليهم أدين وجوانين وثايمين وسيتوزين (يوراسيل).
تشكل النيوكليوتيدات ثلاثة أضعاف - فهي تشفر حمض أميني واحد من أصل عشرين.
تشكل الثلاثية سلاسل في تكوين الأحماض النووية ، والتي تتوافق مع سلسلة من الأحماض الأمينية أو بروتين واحد محدد. البروتينات هي أساس الحياة على هذا الكوكب ، فهي محددة وفريدة من نوعها.
الجين هو قطعة من الحمض النووي المسؤول عن بروتين واحد.
الجينوم - مجمل المادة الوراثية للجسم.

قليلا من التاريخ

رأى عالم الأحياء السويسري F. Miescher في عام 1869 سلاسل في نوى خلايا القيح (الكريات البيض) ، والتي سماها الأحماض النووية.

دليل مباشر على الدور الوراثي للحمض النووي

الألمانية أ. كاسل كعالم الكيمياء الحيوية حسبت تكوينها: السكر وحمض الفوسفوريك وخمسة أنواع من القواعد النيتروجينية. أثبت أنه في عام 1891 أن هناك اثنين من الأحماض النووية - الحمض النووي والحمض النووي الريبي. في الفترة من هذه الاكتشافات حتى عام 1953 ، أجريت دراسات على التركيب الكيميائي والتنظيم الهيكلي للأحماض النووية. من أشهر الأسماء في هذه الفترة ف. لوفين ، أ. تود ، إ. تشارجاف. قدمت التجارب التي بدأها F. Griffith (1928) واستمرها O. Avery و C. MacLeod و M. McCarthy (1944) ، دليلاً على دور الحمض النووي في نقل المعلومات الوراثية ، أكثر حول ذلك لاحقًا. في عام 1953 ، اقترح الأمريكيون جيه. واطسون و ف. كريك نموذجًا لهيكل الحمض النووي في شكل حلزون مزدوج الملتوية ، والذي كان معروفًا حتى لدى تلميذ. هذا كل شيء ، البيولوجيا الجزيئية ولدت!

من البروتين إلى الحمض النووي

في تلك المرحلة الزمنية ، بدت الأحماض النووية وكأنها مادة غريبة في نواة الخلية. لما تحتاجه هذه التكوينات ، لم يعرفوا ، وحتى أقل من ذلك لم يبحثوا عن دليل على الدور الوراثي للأحماض النووية. البروتينات التي تتكون من الأحماض الأمينية ولها بنية كيميائية أكثر تعقيدا تم اكتشافها بالفعل. وكان البروتينات التي كانت تعتبر ناقلة للمعلومات الوراثية.

كانت المادة التي تحمل معلومات وراثية أول من شكك في عالم الجراثيم الإنجليزي ف. جريفيث في عام 1928. وعلى الرغم من أنه لم يستطع تقديم أدلة مقنعة على الدور الوراثي للحمض النووي ، فإن تجاربه تستحق الاهتمام. دليل على الدور الوراثي للحمض النووي

جريفيث سلالات المكورات الرئوية

فريدريك جريفيث ، عالم البكتريا من إنجلترا ، أصاب الفئران بفيروسات Pneutnococcus pneumoniae ، مما تسبب في حدوث التهاب رئوي فيها ، وتوفي الحيوانات. المكورات الرئوية موجودة في شكلين - معدي (خبيث) وغير معدي (خمجي). هذه الأشكال سهلة التمييز. يحتوي المكورات الرئوية الضعيفة على كبسولة عديدات السكاريد المخاطية التي تحمي الخلية. لا تملك كبسولات الفوعة ولا يمكنها الدفاع عن نفسها ضد الخلايا المناعية للفأر ؛ لذلك ، لا تصاب الفئران بالتهاب رئوي افتراض ذلك الوقت: يصبح المكورات الرئوية الحارة المسخنة عديم الفوعة. يقوم عالم الأحياء بإصابة الفئران بمزيج من سلالة شديدة الضراوة وفوعة حية (خالية من الكبسولة). الفئران يموتون. في أجسامهم ، يكتشف العالم المكورات الرئوية الحية بقذيفة الكبسولة. استنتاج جريفيث: من المكورات الرئوية المميتة المميتة إلى الكائنات الحية ، ولكن الأشكال الخالية من الكبسولة ، ينتقل شيء ما ("العامل المحول") الذي "يحوِّل" الأشكال الشريرة إلى أشكال ضارة ذات خاصية ثابتة مثل المكورات الرئوية (تتضاعف بسرعة: تلك التي وجدها في الجثث الفئران - الجيل المائة من الأول). وبما أن الفيروسات لا تحتوي على شيء ما عدا الأحماض النووية (DNA و RNA) ، فإن F. Griffith هو الذي يمتلك أول دليل على الدور الوراثي للحمض النووي DNA و RNA ، على الرغم من أنه أطلق عليها "العامل المحول". أذكر أن هذا حدث في عام 1928. دليل تجريبي لدور الحمض النووي

دليل تجريبي على دور الحمض النووي في نقل المعلومات

نفس الشيء الذي فعله جريفيث ، فقط دون الفئران الفقيرة ، تم في عام 1944 من قبل O. T. Avery و K. M. MacLeod و M. McCarthy. في معهد روكفلر للأبحاث الطبية في نيويورك ، حصلوا في المختبر (في المختبر) على عامل جريفيث خالص يحول من الأشكال الفاسدة المقتولة ويخلطها ، مرة أخرى في المختبر ، بأشكال خبيثة. تلقى مسببات الأمراض مغلفة. ثم درسنا تكوين هذا العامل نفسه. في البداية ، أثبتوا أنه ليس بروتينًا ، وأنه بحد ذاته ابتكار بالفعل. حسنًا ، توصلوا إلى استنتاج مفاده أن هذا العامل هو حمض نووي. هذه التجارب الأمريكية هي دليل مباشر على الدور الوراثي للحمض النووي في نقل المعلومات الوراثية. ولكن ليس الوحيد الذي يعتبره العلم الكلاسيكيات.

الثاني من الأدلة الكلاسيكية على الدور الوراثي للحمض النووي

أول ما وصفناه بالفعل - هذه هي تجارب Avery - MacLeod - M. McCarthy.

كلاسيكيات علم الأحياء - تجربتان أخريان كدليل مباشر على الدور الوراثي للحمض النووي. يتم تقليل الوصف إلى هذه النقطة.

حصل عالم الوراثة الأمريكي ألفريد هيرشي على جائزة نوبل (1969) لهذه التجارب. سلسلة مثيرة للاهتمام من التجارب التي أجراها هيرشي ومارتا تشيس ، التي أجريت في عام 1952 في جامعة واشنطن في سانت لويس مع البكتيريا والبكتريا الملقحة بالفسفور المشع والكبريت. النتائج التي توصلوا إليها هو أن الحمض النووي للجراثيم الذي يخترق البكتيريا ويؤدي إلى ظهور البكتيريا الجديدة هو دليل كلاسيكي على الدور الوراثي للحمض النووي. دليل على دور الحمض النووي في الوراثة

التجربة الثالثة

حصل العالم الكيميائي الألماني الألماني هاينز لودفيغ فرينكل كونرات على جائزة لاسكر (1958) لأبحاثه. في جامعة كاليفورنيا عام 1957 ، أجرى تجارب على فيروس فسيفساء التبغ. مخططهم يشبه تلك التي جريفيث. إنجازه هو أنه أثبت مشاركة الحمض النووي الريبي في نقل المعلومات الوراثية.

أدلة حديثة مثيرة للاهتمام

توفر لنا البيولوجيا الجزيئية الحديثة وعلم الوراثة باستمرار أدلة جديدة على الدور الوراثي للحمض النووي. فيما يلي بعض الحقائق المثيرة للاهتمام وغير المتوقعة والمثيرة للإعجاب من دراسات العلوم الحديثة ، والتي تثبت بطريقة أو بأخرى دور الحمض النووي في تكوين كائن حي.

في عام 2007 ، تمكن العلماء من عزل جزء من الحمض النووي البرمي ، وهو المسؤول عن تكوين العين. اليوم هناك بالفعل السمندل مع عيون على أقدامهم والذيل.

في جينوم الماعز ، قام العلماء بزرع جين العنكبوت المسؤول عن بروتين الشبكة ، ونتيجة لهذا البروتين ظهر في حليب الماعز. بعد المعالجة الخاصة واستخراج البروتين من الحليب ، يتم تشكيل الحرير العنكبوت.

قام الهولنديون بتربية الأبقار مع الجين البشري المسؤول عن بروتين معين من اللبن لدى النساء - اللاكتوفيرين. يلعب هذا البروتين دورًا مهمًا في المناعة الأولية للرضع. يستمر اختبار حليب البقر ، لكن احتمالات استخدامه في الطب مثيرة للإعجاب.

استكمالا لجين الجنين الخنزير مع جين البروتين الفلورسنت قنديل البحر ، وقد نمت العلماء الصينيين خنزيرين مضاءة الخضراء.

في عام 2008 ، نشر العالم خبر ولادة طفل بجينوم معدّل صناعيًا. حدث هذا في لندن ، حيث وافقت امرأة على تجربة بسبب التشوهات الوراثية المكتشفة في جينوم الجنين.

الوجوه البشرية موجودة. في اختبار الحمض النووي لعام 2002 لاختبار الأبوة ، أظهر اختبار أن الأمريكية ليديا فيرتشايلد ليست أم لطفلها الذي لم يولد بعد. تكررت الدراسات ، لكن التحليل أظهر النتائج نفسها. اتضح أن جسم ليديا قد تطور من بيضتين مخصبتين بحيوانات منوية مختلفة ودمجا في المراحل المبكرة من التكاثر. لذلك ، يتكون جسمها من الأنسجة والخلايا مع مجموعة مختلفة من الكروموسومات. دليل على دور الحمض النووي في نقل المعلومات الوراثية

يعلم الجميع عن اختبار الحمض النووي للأبوة أو في الممارسة القضائية. لكن اختبارات الحمض النووي تستخدم أيضا للتحقق من صحة المنتجات. على سبيل المثال ، يمكنك تعيين مكان لتجميع الكافيار أو العنب للحصول على النبيذ الجيد.

هناك 4 عائلات في العالم ليس لأفرادها بصمات أصابعهم. Adermatoglyphia هو سبب طفرة نادرة في جين واحد.

يتحكم تناوب النوم واليقظة عند البشر في جين hDEC2 ؛ حيث يقلل طفرة في الحاجة إلى النوم إلى 4 ساعات.

نجحت عمليات التجميد في استنساخ فأر تم تجميده لمدة 16 عامًا. لم يتعلم العلماء إحياء "المستكشفين القطبيين" ، لكن يمكنك استنساخهم.

والقليل عن الجزيء الأكثر تفردا

10 مليارات كيلومتر ، من الأرض إلى بلوتو والعكس - هذا هو طول الحمض النووي البشري ، إذا تحلل.
من الممكن طباعة الجينوم البشري بأكمله بسرعة 8 أحرف في الثانية ، تعمل 8 ساعات في اليوم ، لمدة 50 عامًا.
جميع المعلومات في العالم التي يتم تخزينها في شكل رقمي يمكن أن تتلاءم مع اثنين غرام من الحمض النووي.
على القرص الصلب "الخالد" المخزن في محطة الفضاء ، في حالة وقوع كارثة ، يتم وضع الحمض النووي للأشخاص المشهورين ، بما في ذلك ستيفن هوكينج ولانس أرمسترونغ.
في كل خلية من أجسامنا ، يتعرض كل جزيء الحمض النووي لأضرار مختلفة حوالي مليون مرة في اليوم. ومع ذلك ، نحن لا نزال على قيد الحياة - أوه ، معجزة!

لتلخيص

على الرغم من النجاحات التي تحققت في البيولوجيا الجزيئية ومعرفتنا بالحمض النووي ، فإن البشرية لم تعرف بعد إجابات على العديد من الأسئلة. من يدري ما هي الاكتشافات التي تنتظرنا في المستقبل ، سيتخلص الجنس البشري من الأمراض الوراثية وسيهزم الشيخوخة ...