Nauki przyrodnicze
MENU
STRONA GŁÓWNA
Przyroda polska
Zdjęcia natury
Fizyka teoretyczna
Biologia teoretyczna
Biochemia
Biologia molekularna
Ornitologia
Rośliny Polski
Botanika
Zoologia
Internetowe ZOO
Związki czynne roślin
Pierwiastki
chemiczne
Chemia nieorg.
Chemia organiczna
Ciekawostki
biologiczne
Ciekawostki
fizyczne
Ciekawostki
chemiczne
Ciekawe książki
Ciekawe strony www
Słownik

INFO
INFO O AUTORZE
KONTAKT

Do działu: BIOLOGIA MOLEKULARNA →

Podstawy genetyki

Cechą wszystkich organizmów żywych jest budowa komórkowa. Wyróżniamy dwa podstawowe typy komórek: eukariotyczna (pierwotniaki, grzyby, rośliny i zwierzęta) i prokariotyczna (bakterie i sinice).
W komórce eukariotycznej można wyodrębnić jądro komórkowe, na którego terenie znajduje się materiał genetyczny w postaci DNA. Komórka prokariotyczna natomiast, nie ma jądra komórkowego, a DNA, zazwyczaj w postaci kolistej nici, zanurzone jest bezpośrednio w cytoplazmie (zob. rys.1).

komórka eukariotyczna i prokariotyczna
Rys.1. Porównanie ogólnych schematów budowy komórki eukariotycznej i prokariotycznej.

Przyjrzyjmy się teraz dokładniej samemu DNA. Jest to skrót od nazwy kwas dezoksyrybonukleinowy. Stanowi on polimer (właściwie: polikondensat) złożony z 4 rodzajów monomerów - nukleotydów: fosforanu guanozyny, cytydyny, tymidyny i adenozyny. W skład każdego nukleotydu wchodzi: fosforan, cukier - dezoksyryboza oraz jedna z 4 zasad azotowych: adenina (A), guanina (G), cytozyna (C) lub tymina (T).
Nukleotydy mogą być ułożone w DNA w różnej kolejności, jak korale na sznurku. Z praw kombinatoryki wynika, że liczba możliwych do otrzymania rodzajów sekwencji polimeru o długości n monomerów, gdy budujemy go z czterech rodzajów monomerów, wynosi 4n. Każde takie ułożenie stanowi unikalną sekwencję, podobnie jak każda konkretna sekwencja liter stanowi odrębną treść.

Gen jest konkretną sekwencją DNA która koduje ostateczny produkt - białko lub RNA. RNA to kwas rybonukleinowy (zob. rys.2).

RNA
Rys.2. Budowa cząsteczki RNA. U samej góry umieszczono nazwy zasad azotowych, zaraz poniżej - nazwy czterech rodzajów monomerów.

RNA jest jednoniciowy, a w jego sekwencjach zamiast tyminy (T) występuje uracyl (U) i ryboza zamiast dezoksyrybozy.
DNA natomiast składa się z 2 nici w postaci helis oplecionych wokół siebie. Ułożone są one antyrównolegle (biegną w przeciwnych kierunkach). W każdej z nich można odróżnić końce: 5’ i 3’ (zob. rys.3). Jedna nić – kodująca zawsze niesie informację do budowy białka lub RNA, druga – matrycowa jest istotna w procesach odczytywania informacji i jej kopiowania przy podziale komórkowym.
Nici DNA są po części spojone za pomocą oddziaływań między odpowiadającymi sobie (czyli komplementarnymi) parami zasad azotowych: G-C i A-T.

Trzeba podkreślić, że pojęcie „gen” jest abstrakcyjne, podobnie jak np. pojęcie książka pod tytułem „Golem XIV”. W przyrodzie istnieją tylko konkretne realizacje genów - tzw. allele, mogące różnić się od siebie w niewielkim stopniu sekwencją.
Tak jak w bibliotece, możemy znaleźć tylko konkretne egzemplarze książki o Golemie, mające zasadniczo taką samą treść, ale mogące pochodzić z różnych wydawnictw. Pewne różnice między nimi mogą wynikać z różnych błędów drukarskich, popełnionych w każdym z wydawnictw.

DNA
Rys.3. Budowa DNA. Widoczne dwie nici biegnące antyrównolegle i pary komplementarnych zasad A-T i G-C.

Spójrzmy teraz na charakterystyki genów: prokariotycznych i eukariotycznych.

Geny Procaryota
  • Te, które bezpośrednio współpracują w wykonywaniu jakiejś czynności zawsze odczytywane są razem.
  • W komórce istnieje tylko jeden allel każdego genu. Mówimy o takiej komórce, że jest haploidalna.
  • Geny są ciągłe, czyli ich sekwencje nie są przerywane przez żadne wtręty niekodującej nic informacji (z wyjątkiem archebakterii).
Geny Eucaryota
  • Są znacznie dłuższe od prokariotycznych. Najdłuższy znaleziony do tej pory liczy 2 mln par zasad.
  • Każdy z nich jest odczytywany oddzielnie.
  • W komórce występuje jeden lub częściej dwa allele każdego genu. Komórka mająca dwa allele każdego genu nazywa się diploidalną. DNA występuje nie w formie kolistej, lecz w postaci różnych nici, które w połączeniu z wieloma białkami, nazywane są chromosomami. Dwa identyczne chromosomy w komórce diploidalnej nazywamy homologicznymi.
  • Większość genów jest nieciągła i zawiera różnorodne wtręty informacji nic niekodującej, nazywane intronami. Istnieją jednak jednokomórkowe eukarionty, które mają większość genów ciągłych, np. drożdże piekarnicze.

MACIEJ PANCZYKOWSKI

 Autor wortalu: Maciej Panczykowski, Copyright © 2003-2018 by Maciej Panczykowski