راه حل های آماده برای مشکلات سیتولوژی. جرم تمام مولکول های DNA را تعیین کنید جرم کل مولکول های DNA 46 است
پروتئینی متشکل از 400 اسید آمینه کدگذاری می شود. میانگین جرم نوکلئوتیدها در یک مولکول DNA
3 در یک مولکول DNA، تیمی 18 درصد نسبت سایر نوکلئوتیدها را در مولکول DNA تعیین می کند
چه کسی می داند، کمک کند! :) 1. قسمتی از مولکول DNA که مولکول انسولین را کد می کند چقدر طول می کشد، اگر مشخص باشد که حاویاین مولکول حاوی 51 اسید آمینه است و طول خطی یک نوکلئوتید در اسید نوکلئیک 3.4 آنگستروم است؟
2. جرم قسمتی از مولکول DNA که مولکول انسولین را کد می کند چقدر است، اگر معلوم شود این مولکول دارای 51 اسید آمینه است و میانگین وزن مولکولی یک نوکلئوتید 345 a است. O. متر
طول یک قطعه از یک مولکول DNA 68 نانومتر است که 10 درصد طول کل مولکول است. سهم آدنیل نوکلئوتیدها در یک مولکول DNA معین 1 است2 درصد جرم مولکولی نسبی یک قطعه از یک مولکول را با در نظر گرفتن اینکه جرم مولکولی نسبی یک نوکلئوتید 354 است و تعداد انواع نوکلئوتیدها در یک مولکول DNA معین را تعیین کنید.
1. مشخصه جهش چیست (در حین عبور رخ می دهد، در طول عبور، به طور ناگهانی در DNA یا کروموزوم ها رخ می دهد)؟2. چه علائمی از تنوع به فرزندان منتقل می شود (تغییر، جهش)؟
3. هنگام وقوع جهش (ژنوتیپ، فنوتیپ) چه تغییری می کند؟
4. آیا صفات ژنوتیپ یا فنوتیپ ارثی است؟
5. چه تنوعی با ویژگی های زیر مشخص می شود: به طور ناگهانی رخ می دهد، می تواند غالب یا مغلوب، مفید یا مضر، ارثی، مکرر (جهش، اصلاح) باشد؟
6. جهش در کجا رخ می دهد (در کروموزوم ها، در مولکول های DNA، در یک جفت نوکلئوتید، در چندین نوکلئوتید)؟
7. در چه موردی جهش به صورت فنوتیپی (در هر یک از ارگانیسم های هموزیگوت، در یک ارگانیسم هتروزیگوت) خود را نشان می دهد؟
8. نقش جهش در فرآیند تکامل (افزایش تنوع، سازگاری با محیط، خودسازی ارگانیسم) چیست؟
9. فنوتیپ به چه چیزی بستگی دارد (ژنوتیپ، محیط، هیچ چیز دیگری)؟
10. چه چیزی دامنه تنوع در ویژگی های یک موجود زنده (محیط، ژنوتیپ) را تعیین می کند؟
11. نشانه های چه متغیری به صورت سری تغییرات و منحنی تغییرات (جهش، اصلاح) بیان می شود؟
12. کدام نشانه ها سرعت واکنش باریکی دارند (کیفی، کمی)، کدامیک انعطاف پذیرتر (کیفی، کمی) هستند؟
13. کدام شکل از انتخاب طبیعی در یک جمعیت منجر به شکل گیری گونه های جدید (راننده، تثبیت) می شود، کدام - به حفظ ویژگی های گونه (رانندگی، تثبیت)؟
مولکول DNA از دو رشته تشکیل شده است که یک مارپیچ دوتایی را تشکیل می دهند. ساختار آن برای اولین بار توسط فرانسیس کریک و جیمز واتسون در سال 1953 رمزگشایی شد.
در ابتدا، مولکول DNA، متشکل از یک جفت زنجیره نوکلئوتیدی که به دور یکدیگر پیچ خورده اند، باعث ایجاد سؤالاتی در مورد اینکه چرا این شکل خاص را دارد، ایجاد شد. دانشمندان این پدیده را مکملی می نامند، به این معنی که فقط نوکلئوتیدهای خاصی را می توان در مقابل یکدیگر در رشته های آن یافت. به عنوان مثال، آدنین همیشه در مقابل تیمین قرار دارد و گوانین همیشه در مقابل سیتوزین قرار دارد. این نوکلئوتیدهای مولکول DNA مکمل نامیده می شوند.
به طور شماتیک به این صورت نشان داده شده است:
تی - الف
ج - جی
این جفت ها یک پیوند نوکلئوتیدی شیمیایی تشکیل می دهند که ترتیب اسیدهای آمینه را تعیین می کند. در مورد اول کمی ضعیف تر است. ارتباط بین C و G قوی تر است. نوکلئوتیدهای غیر مکمل با یکدیگر جفت تشکیل نمی دهند.
در مورد ساختمان
بنابراین، ساختار مولکول DNA خاص است. به دلیلی این شکل را دارد: واقعیت این است که تعداد نوکلئوتیدها بسیار زیاد است و فضای زیادی برای قرار دادن زنجیره های بلند مورد نیاز است. به همین دلیل است که زنجیره ها با پیچش مارپیچی مشخص می شوند. این پدیده مارپیچی نامیده می شود، این اجازه می دهد تا نخ ها حدود پنج تا شش برابر کوتاه شوند.
بدن از برخی مولکول‌های این نوع بسیار فعال استفاده می‌کند و برخی دیگر به ندرت. دومی، علاوه بر مارپیچی، همچنین تحت چنین "بسته بندی فشرده" مانند superspiralization قرار می گیرد. و سپس طول مولکول DNA 25-30 برابر کاهش می یابد.
"بسته بندی" یک مولکول چیست؟
فرآیند ابرپیچ شدن شامل پروتئین های هیستون است. آنها ساختار و ظاهر یک قرقره از نخ یا یک میله را دارند. نخ های مارپیچی روی آنها پیچیده می شود، که بلافاصله "به طور فشرده" بسته بندی می شوند و فضای کمی را اشغال می کنند. هنگامی که نیاز به استفاده از یک یا آن نخ وجود دارد، از یک قرقره، به عنوان مثال، یک پروتئین هیستون، باز می شود و مارپیچ به دو زنجیره موازی باز می شود. زمانی که مولکول DNA در این حالت قرار دارد، می توان داده های ژنتیکی لازم را از روی آن خواند. با این حال، یک شرط وجود دارد. به دست آوردن اطلاعات تنها در صورتی امکان پذیر است که ساختار مولکول DNA پیچ خورده باشد. کروموزوم هایی که برای خواندن قابل دسترسی هستند، یوکروماتین نامیده می شوند، و اگر آنها ابرپیچ هستند، پس از قبل هتروکروماتین هستند.
اسیدهای نوکلئیک
اسیدهای نوکلئیک مانند پروتئین ها بیوپلیمر هستند. عملکرد اصلی ذخیره، اجرا و انتقال ارثی (اطلاعات ژنتیکی) است. آنها در دو نوع وجود دارند: DNA و RNA (دئوکسی ریبونوکلئیک و ریبونوکلئیک). مونومرهای موجود در آنها نوکلئوتیدهایی هستند که هر کدام حاوی یک باقیمانده اسید فسفریک، یک قند پنج کربنه (دئوکسی ریبوز/ریبوز) و یک باز نیتروژنی است. کد DNA شامل 4 نوع نوکلئوتید است - آدنین (A) / گوانین (G) / سیتوزین (C) / تیمین (T). آنها در پایه نیتروژنی که دارند متفاوت هستند.
در یک مولکول DNA، تعداد نوکلئوتیدها می تواند بسیار زیاد باشد - از چند هزار تا ده ها و صدها میلیون. چنین مولکول های غول پیکری را می توان از طریق میکروسکوپ الکترونی بررسی کرد. در این صورت شما قادر خواهید بود زنجیره دوگانه ای از رشته های پلی نوکلئوتیدی را مشاهده کنید که توسط پیوندهای هیدروژنی پایه های نیتروژنی نوکلئوتیدها به یکدیگر متصل شده اند.
تحقیق کنید
در طول تحقیقات، دانشمندان دریافتند که انواع مولکول های DNA در موجودات زنده مختلف متفاوت است. همچنین مشخص شد که گوانین یک زنجیره فقط می تواند به سیتوزین و تیمین به آدنین متصل شود. آرایش نوکلئوتیدها در یک زنجیره کاملاً با زنجیره موازی مطابقت دارد. به لطف این مکمل بودن پلی نوکلئوتیدها، مولکول DNA قادر به دو برابر شدن و بازتولید خود است. اما ابتدا زنجیره های مکمل تحت تأثیر آنزیم های خاصی که نوکلئوتیدهای جفت را از بین می برند، واگرا می شوند و سپس در هر یک از آنها سنتز زنجیره گم شده آغاز می شود. این به دلیل در دسترس بودن اتفاق می افتد مقادیر زیادنوکلئوتیدهای آزاد در هر سلول در نتیجه به جای "مولکول مادر" دو "دختر" از نظر ترکیب و ساختار یکسان تشکیل می شود و کد DNA به کد اصلی تبدیل می شود. این فرآیند پیشروی برای تقسیم سلولی است. انتقال تمام داده های ارثی از سلول های مادر به سلول های دختر و همچنین به تمام نسل های بعدی را تضمین می کند.
کد ژن چگونه خوانده می شود؟
امروزه نه تنها جرم یک مولکول DNA محاسبه می شود - همچنین می توان داده های پیچیده تری را که قبلاً برای دانشمندان غیرقابل دسترسی بود، کشف کرد. به عنوان مثال، می توانید اطلاعاتی در مورد نحوه استفاده یک موجود زنده از سلول خود بخوانید. البته در ابتدا این اطلاعات به صورت کدگذاری شده و به شکل ماتریس خاصی است و بنابراین باید به حامل خاصی که RNA است منتقل شود. ریبونوکلئیک اسید قادر است از طریق غشای هسته ای به داخل سلول نفوذ کند و اطلاعات رمزگذاری شده درون آن را بخواند. بنابراین، RNA حامل داده های پنهان از هسته به سلول است و تفاوت آن با DNA در این است که به جای دئوکسی ریبوز، ریبوز و به جای تیمین اوراسیل دارد. علاوه بر این، RNA تک رشته ای است.
سنتز RNA
تجزیه و تحلیل عمیق DNA نشان داده است که پس از خروج RNA از هسته، وارد سیتوپلاسم می شود، جایی که می تواند به عنوان یک ماتریکس در ریبوزوم ها (سیستم های آنزیمی خاص) ادغام شود. با هدایت اطلاعات دریافتی، آنها می توانند توالی مناسب اسیدهای آمینه پروتئین را سنتز کنند. در مورد چه نوع ترکیب آلیریبوزوم از کد سه گانه یاد می گیرد که باید به زنجیره پروتئینی تشکیل دهنده متصل شود. هر اسید آمینه سه گانه خاص خود را دارد که آن را رمزگذاری می کند.
پس از تکمیل تشکیل زنجیره، شکل فضایی خاصی به خود می گیرد و به پروتئینی تبدیل می شود که قادر به انجام عملکردهای هورمونی، ساختمانی، آنزیمی و سایر عملکردهای خود است. برای هر موجود زنده ای یک محصول ژنی است. از آن است که انواع کیفیت ها، خواص و مظاهر ژن ها مشخص می شود.
ژن ها
فرآیندهای توالی یابی در درجه اول برای به دست آوردن اطلاعات در مورد تعداد ژن های یک مولکول DNA در ساختار خود توسعه داده شدند. و اگرچه تحقیقات به دانشمندان این امکان را داده است که در این زمینه پیشرفت زیادی داشته باشند، هنوز نمی توان تعداد دقیق آنها را دانست.
همین چند سال پیش فرض بر این بود که مولکول های DNA تقریباً 100 هزار ژن دارند. کمی بعد این رقم به 80 هزار کاهش یافت و در سال 1998 متخصصان ژنتیک اعلام کردند که تنها 50 هزار ژن در یک DNA وجود دارد که تنها 3٪ از کل طول DNA را تشکیل می دهد. اما آخرین نتیجه گیری ژنتیک دانان قابل توجه بود. اکنون آنها ادعا می کنند که ژنوم شامل 25-40 هزار واحد از این واحدها است. به نظر می رسد که تنها 1.5 درصد از DNA کروموزومی مسئول کدگذاری پروتئین ها است.
تحقیقات به همین جا ختم نشد. یک تیم موازی از متخصصان مهندسی ژنتیک دریافتند که تعداد ژن ها در یک مولکول دقیقاً 32 هزار است. همانطور که می بینید، هنوز نمی توان به یک پاسخ قطعی دست یافت. تناقضات بسیار زیاد است. همه محققان تنها بر نتایج خود تکیه می کنند.
آیا تکامل وجود داشت؟
با وجود این واقعیت که هیچ مدرکی دال بر تکامل مولکول وجود ندارد (از آنجایی که ساختار مولکول DNA شکننده و کوچک است)، دانشمندان هنوز یک فرض را مطرح کردند. بر اساس داده های آزمایشگاهی، آنها نسخه زیر را صدا کردند: molecule on مرحله اولیهاز نظر ظاهری، آن را به شکل یک پپتید خود-تکثیر شونده ساده به خود گرفت که شامل حداکثر 32 اسید آمینه موجود در اقیانوس های باستانی بود.
پس از خود همانند سازی، به لطف نیروهای انتخاب طبیعی، مولکول ها توانایی محافظت از خود را در برابر عناصر خارجی به دست آوردند. آنها شروع به زندگی طولانی تر و تولید مثل در مقادیر بیشتر کردند. مولکول هایی که خود را در حباب چربی یافتند، از هر فرصتی برای تولید مثل خود برخوردار بودند. در نتیجه یک سری چرخه های متوالی، حباب های چربی شکل غشای سلولی و سپس - ذرات شناخته شده را به دست آوردند. لازم به ذکر است که امروزه هر بخش از یک مولکول DNA یک ساختار پیچیده و واضح است که تمام ویژگی های آن را دانشمندان هنوز به طور کامل مطالعه نکرده اند.
دنیای مدرن
اخیراً دانشمندان اسرائیلی کامپیوتری ساخته اند که می تواند تریلیون ها عملیات را در ثانیه انجام دهد. امروزه این خودرو سریع ترین خودروی روی زمین است. تمام راز این است که دستگاه ابداعی از DNA نیرو می گیرد. پروفسورها می گویند که در آینده نزدیک، چنین رایانه هایی حتی قادر به تولید انرژی خواهند بود.
یک سال پیش، متخصصان موسسه Weizmann در Rehovot (اسرائیل) از ایجاد یک ماشین محاسباتی مولکولی قابل برنامه ریزی متشکل از مولکول ها و آنزیم ها خبر دادند. آنها ریزتراشه های سیلیکونی را با آنها جایگزین کردند. تا به امروز، تیم پیشرفت بیشتری داشته است. اکنون فقط یک مولکول DNA می تواند داده های لازم و سوخت لازم را در اختیار کامپیوتر قرار دهد.
نانوکامپیوترهای بیوشیمیایی یک داستان تخیلی نیستند. اما اغلب آنها توسط مردم مدیریت نمی شوند. یک فرد هنوز نمی تواند روی ژنوم هیچ گیاهی عمل کند تا مثلاً عدد "Pi" را محاسبه کند.
ایده استفاده از DNA برای ذخیره و پردازش داده ها برای اولین بار در سال 1994 به ذهن دانشمندان رسید. پس از آن است که راه حل ساده است مسئله ریاضیمولکول درگیر بود. از آن زمان، تعدادی از گروه های تحقیقاتی پروژه های مختلف مرتبط با کامپیوترهای DNA را پیشنهاد کرده اند. اما در اینجا تمام تلاش ها فقط بر اساس مولکول انرژی بود. شما نمی توانید چنین کامپیوتری را با چشم غیرمسلح ببینید. هیچ بخش مکانیکی در آن وجود ندارد، بلکه فقط تریلیون ها دستگاه بیومولکولی وجود دارد - و این فقط در یک قطره مایع است!
DNA انسان
مردم از نوع DNA انسان در سال 1953 آگاه شدند، زمانی که دانشمندان برای اولین بار توانستند یک مدل DNA دو رشته ای را به دنیا نشان دهند. برای این کار، کرک و واتسون جایزه نوبل را دریافت کردند، زیرا این کشف در قرن بیستم اساسی شد.
البته با گذشت زمان، آنها ثابت کردند که یک مولکول انسانی ساختار یافته می تواند نه تنها شبیه نسخه پیشنهادی باشد. پس از صرف بیش از تجزیه و تحلیل دقیق DNA، A-، B- و شکل چپ دست Z- را کشف کرد. فرم A- اغلب یک استثنا است، زیرا فقط در صورت کمبود رطوبت تشکیل می شود. اما این امر تنها در مطالعات آزمایشگاهی امکان پذیر است.
فرم B کلاسیک است و به عنوان یک زنجیر راست دست دوگانه شناخته می شود، اما فرم Z- نه تنها در پیچ خورده است. جهت معکوس، به سمت چپ، اما همچنین ظاهر زیگزاگی بیشتری دارد. دانشمندان همچنین فرم G-quadruplex را شناسایی کرده اند. ساختار آن نه 2، بلکه 4 رشته دارد. به گفته متخصصان ژنتیک، این شکل در مناطقی رخ می دهد که مقدار بیش از حد گوانین وجود دارد.
DNA مصنوعی
امروزه DNA مصنوعی وجود دارد که یک کپی مشابه از DNA واقعی است. کاملاً از ساختار مارپیچ دوگانه طبیعی پیروی می کند. اما برخلاف پلی نوکلئوتید اصلی، پلی نوکلئوتید مصنوعی تنها دو نوکلئوتید اضافی دارد.
از آنجایی که دوبله بر اساس اطلاعات به دست آمده از مطالعات مختلف DNA واقعی ایجاد شده است، می توان آن را کپی، خود تکرار و تکامل نیز کرد. کارشناسان حدود 20 سال است که روی ایجاد چنین مولکولی مصنوعی کار می کنند. نتیجه یک اختراع شگفت انگیز است که می تواند از کد ژنتیکی همانند DNA طبیعی استفاده کند.
به چهار پایه نیتروژنی موجود، متخصصان ژنتیک دو پایه اضافی اضافه کردند که با اصلاح شیمیایی پایه های طبیعی ایجاد شدند. برخلاف DNA طبیعی، DNA مصنوعی کاملاً کوتاه بود. این شامل تنها 81 جفت پایه است. با این حال، آن را نیز تکثیر و تکامل می یابد.
همانندسازی یک مولکول به‌دست‌آمده به‌طور مصنوعی به لطف واکنش زنجیره‌ای پلیمراز انجام می‌شود، اما تاکنون این امر به‌طور مستقل اتفاق نمی‌افتد، بلکه از طریق مداخله دانشمندان اتفاق می‌افتد. آنها به طور مستقل آنزیم های لازم را به DNA مذکور اضافه می کنند و آن را در یک محیط مایع آماده شده مخصوص قرار می دهند.
نتیجه نهایی
فرآیند و نتیجه نهایی توسعه DNA را می توان تحت تأثیر عوامل مختلفی مانند جهش قرار داد. این امر باعث می شود که نمونه هایی از ماده مورد مطالعه قرار گیرد تا نتیجه تجزیه و تحلیل قابل اعتماد و قابل اعتماد باشد. یک نمونه آزمایش پدری است. اما نمی‌توانیم از این که حوادثی مانند جهش نادر است خوشحال باشیم. با این وجود، نمونه‌های ماده همیشه مجدداً بررسی می‌شوند تا اطلاعات دقیق‌تری بر اساس آنالیز به دست آید.
DNA گیاهی
با تشکر از تکنولوژی بالاتوالی یابی (HTS) نیز انقلابی در زمینه ژنومیک ایجاد کرده است - جداسازی DNA از گیاهان نیز امکان پذیر است. البته به دست آوردن وزن مولکولی DNA از مواد گیاهی کیفیت بالابه دلیل تعداد زیادی کپی از DNA میتوکندری و کلروپلاست و همچنین مشکلاتی ایجاد می کند. سطح بالاپلی ساکاریدها و ترکیبات فنلی برای جداسازی سازه مورد نظر در این مورد از روش های مختلفی استفاده می شود.
پیوند هیدروژنی در DNA
پیوند هیدروژنی در مولکول DNA مسئول جاذبه الکترومغناطیسی ایجاد شده بین یک اتم هیدروژن با بار مثبت است که به یک اتم الکترونگاتیو متصل است. این برهمکنش دوقطبی معیار را برآورده نمی کند پیوند شیمیایی. اما می تواند به صورت بین مولکولی یا در داخل اتفاق بیفتد بخش های مختلفمولکول ها، یعنی درون مولکولی.
یک اتم هیدروژن به اتم الکترونگاتیو که دهنده پیوند است می چسبد. یک اتم الکترونگاتیو می تواند نیتروژن، فلوئور یا اکسیژن باشد. این - از طریق تمرکززدایی - ابر الکترونی را از هسته هیدروژن به سمت خود جذب می کند و اتم هیدروژن را (تا حدی) بار مثبت می کند. از آنجایی که اندازه H در مقایسه با سایر مولکول ها و اتم ها کوچک است، بار نیز کوچک است.
رمزگشایی DNA
قبل از رمزگشایی یک مولکول DNA، دانشمندان ابتدا تعداد زیادی سلول را می گیرند. برای دقیق ترین و کار موفقحدود یک میلیون از آنها مورد نیاز است. نتایج به دست آمده در طول مطالعه به طور مداوم مقایسه و ثبت می شود. امروزه رمزگشایی ژنوم دیگر نادر نیست، بلکه یک روش قابل دسترس است.
البته رمزگشایی ژنوم یک سلول یک تمرین غیرعملی است. داده های به دست آمده در طول چنین مطالعاتی برای دانشمندان جالب نیست. اما مهم است که درک کنیم که همه موجود است در حال حاضرروش‌های رمزگشایی، با وجود پیچیدگی، به اندازه کافی مؤثر نیستند. آنها فقط اجازه خواندن 40 تا 70 درصد از DNA را می دهند.
با این حال، اخیراً اساتید هاروارد روشی را اعلام کردند که از طریق آن می توان 90 درصد ژنوم را رمزگشایی کرد. این تکنیک مبتنی بر افزودن مولکول های آغازگر به سلول های جدا شده است که با کمک آن تکثیر DNA آغاز می شود. اما حتی این روش را نیز نمی توان موفق دانست.
1) جرم کل مولکول های DNA در 46 کروموزوم هسته سلول سوماتیکانسان 6·10 -9 میلی گرم است. جرم تمام مولکول‌های DNA در هسته‌ها را در انتهای فاز میانی، انتهای تلوفاز میوز I و تلوفاز میوز II تعیین کنید. پاسخ خود را توضیح دهید.
پاسخ: 1) در مرحله اینترفاز، در آماده سازی برای میوز، تکثیر DNA در هسته رخ می دهد، بنابراین جرم DNA در هسته است. 2 x 6·10 -9 = 12·10 -9 میلی گرم.
2) در پایان میوز تلوفاز 1 دو سلول تشکیل می شود که جرم DNA در هر هسته برابر است با 6·10 -9 میلی گرم(هسته ها حاوی 23 کروموزوم دو کروماتید هستند).
3) قبل از میوز 2، تکثیر DNA رخ نمی دهد. در هسته سلول های زایا (تلوفاز 2) مجموعه ای از کروموزوم هاپلوئید (23 کروموزوم تک کروماتید) وجود دارد، بنابراین جرم مولکول های DNA در هسته ها برابر است. 3·10 -9 میلی گرم .
مجموعه کروموزوم سلول‌های گندم سوماتیک 28 است. مجموعه کروموزوم و تعداد مولکول‌های DNA در سلول‌های تخمک را قبل از شروع میوز، در انتهای میوز تلوفاز 1 و میوز تلوفاز 2 تعیین کنید. توضیح دهید که در این دوره‌ها چه فرآیندهایی رخ می‌دهند و چگونه آنها بر تغییرات تعداد DNA و کروموزوم ها تأثیر می گذارند.
پاسخ: 1) قبل از شروع میوز، مجموعه کروموزوم در سلول ها دو برابر (2n) - 28 کروموزوم است، مولکول های DNA دو برابر می شوند، بنابراین تعداد مولکول های DNA 56 مولکول است (4c). 2) در اولین تقسیم میوز، کروموزوم های همولوگ، متشکل از دو کروماتید، واگرا می شوند، بنابراین، در انتهای تلوفاز میوز، 1 کروموزوم در سلول ها منفرد است (p) - از 14 کروموزوم، تعداد مولکول های DNA. 2c (28 مولکول DNA) است. 3) در تقسیم دوم میوز، کروماتیدها جدا می شوند، بنابراین، در انتهای تلوفاز 2 میوز، مجموعه کروموزوم در سلول ها تک (n) - 14 کروموزوم است، تعداد مولکول های DNA 14 مولکول (1c) است.
سلول های یک نوع گندم دارای 28 کروموزوم است. تعداد کروموزوم ها و مولکول های DNA را در حین تشکیل گرده در پرچم در مراحل میوز پروفاز 1، پروفاز 2 و میوز تلوفاز 2 تعیین کنید. نتایج به دست آمده را توضیح دهید.
پاسخ: 1) در پروفاز 1 میوز، تعداد کروموزوم ها 28 است (کروموزوم ها از دو کروماتید تشکیل شده اند) و تعداد مولکول های DNA 56 است، زیرا مولکول های DNA در اینترفاز دو برابر می شوند.
2) در پروفاز 2 میوز، تعداد کروموزوم ها 14 است، زیرا پس از تقسیم اول تعداد کروموزوم ها 2 برابر کاهش می یابد. (اما کروموزوم ها از دو کروماتید تشکیل شده اند) و تعداد مولکول های DNA 28 عدد است، زیرا پس از اولین تقسیم، تکثیر DNA رخ نمی دهد. 3) در انتهای تلوفاز 2، تعداد کروموزوم ها 14 (کروموزوم های تک کروماتید)، تعداد مولکول های DNA نیز 14 است.
مجموعه کروموزومی سلول های گندم سوماتیک 28 است. مجموعه کروموزوم و تعداد مولکول های DNA را در یکی از سلول های تخمک قبل از شروع میوز، در آنافاز میوز I و آنافاز میوز II تعیین کنید. توضیح دهید که چه فرآیندهایی در این دوره ها اتفاق می افتد و چگونه بر تغییرات تعداد DNA و کروموزوم ها تأثیر می گذارد.
پاسخ: 1) قبل از شروع میوز، تعداد مولکول های DNA 56 است، زیرا آنها دو برابر می شوند، اما تعداد کروموزوم ها تغییر نمی کند - 28 عدد وجود دارد.
2) در آنافاز میوز I، تعداد مولکول های DNA 56، تعداد کروموزوم ها 28 است، کروموزوم های همولوگ به قطب های سلول واگرا می شوند.
3) در آنافاز میوز II، تعداد کروموزوم ها 28 است، کروماتیدهای خواهر به قطب های سلول واگرا می شوند و به کروموزوم های مستقل تبدیل می شوند (اما همه آنها در یک سلول هستند)، تعداد مولکول های DNA بعد از اولین تقسیم 28 است. ، دو برابر شدن DNA اتفاق نمی افتد، بنابراین تعداد DNA 2 برابر کاهش یافته است.
21 کروموزوم در سلول های آندوسپرم دانه های سوسن وجود دارد. تعداد کروموزوم ها و مولکول های DNA در انتهای تلوفاز میوز 1 و میوز 2 در مقایسه با اینترفاز در این ارگانیسم چگونه تغییر می کند؟ پاسخ خود را توضیح دهید.
پاسخ: 1) آندوسپرم گیاهان گلدار دارای مجموعه کروموزوم های تریپلوئیدی (3n) است، به این معنی که تعداد کروموزوم ها در یک مجموعه واحد (n) برابر با 7 کروموزوم است. قبل از شروع میوز، مجموعه کروموزوم ها در سلول ها دو برابر (2p) از 14 کروموزوم است، مولکول های DNA دو برابر می شوند، بنابراین تعداد مولکول های DNA 28 است (4c). 2) در تقسیم اول میوز، کروموزوم های همولوگ، متشکل از دو کروماتید، واگرا می شوند، بنابراین، در انتهای تلوفاز میوز، 1 کروموزوم در سلول ها منفرد (n) از 7 کروموزوم است، تعداد مولکول های DNA برابر است. 14 (2c).
3) در تقسیم دوم میوز، کروماتیدها جدا می شوند، بنابراین، در پایان تلوفاز 2 میوز، کروموزوم مجموعه در سلول ها تک (n) - 7 کروموزوم است، تعداد مولکول های DNA یک - 7 (1c) است.
بسته به اینکه چه مونوساکاریدی در واحد ساختاری پلی نوکلئوتید موجود است - ریبوزیا 2-دئوکسی ریبوز، متمایز کردن
- اسیدهای ریبونوکلئیک(RNA) و
- اسیدهای دئوکسی ریبونوکلئیک(DNA).
واحدهای نوکلئوتیدی ماکرومولکول های DNA ممکن است حاوی آدنین، گوانین، سیتوزینو تیمین. ترکیب RNA به جای اینکه در آن متفاوت باشد تیمیناحاضر اوراسیل.
وزن مولکولی DNA به ده ها میلیون آمو می رسد. اینها طولانی ترین ماکرومولکول های شناخته شده هستند. وزن مولکولی RNA به طور قابل توجهی کمتر است (از چند صد تا ده ها هزار). DNA عمدتاً در هسته سلول ها، RNA در ریبوزوم ها و پروتوپلاسم سلول ها وجود دارد.
هنگام توصیف ساختار اسیدهای نوکلئیکسطوح مختلف سازماندهی ماکرومولکول ها را در نظر بگیرید: اولیهو ثانویهساختار
- ساختار اولیهاسیدهای نوکلئیک این ترکیب نوکلئوتیدی و توالی خاصی از واحدهای نوکلئوتیدی در زنجیره پلیمری است.
به صورت خلاصه شده یک حرفی این ساختار به صورت نوشته شده است ...– الف – گ – ج –...
- زیر ساختار ثانویهاسیدهای نوکلئیک اشکال منظم زنجیره های پلی نوکلئوتیدی را درک می کنند.
این ساختار فضایی توسط بسیاری از پیوندهای هیدروژنی تشکیل شده توسط بازهای نیتروژنی که به داخل مارپیچ هدایت می شوند، ثابت می ماند. پیوندهای هیدروژنی بین پایه پورین یک زنجیره و پایه پیریمیدین زنجیره دیگر ایجاد می شود. این پایه ها جفت های مکمل را تشکیل می دهند (از لات. مکمل- اضافه). تشکیل پیوندهای هیدروژنی بین جفت بازهای مکمل به دلیل تطابق فضایی آنهاست. یک پایه پیریمیدین مکمل پایه پورین است:
پیوندهای هیدروژنی بین جفت های پایه دیگر مانع از قرار گرفتن آنها در ساختار مارپیچ دوگانه می شود. بنابراین،
- تیمین (T) مکمل آدنین (A) است.
- سیتوزین (C) مکمل گوانین (G) است.
مکمل بودن زنجیره های پلی نوکلئوتیدی به عنوان پایه شیمیایی برای عملکرد اصلی DNA - ذخیره و انتقال ویژگی های ارثی عمل می کند.
توانایی DNA نه تنها برای ذخیره، بلکه در استفاده از اطلاعات ژنتیکی با ویژگی های زیر تعیین می شود:
ساختار ثانویه RNA. برخلاف DNA، مولکول های RNA از یک زنجیره پلی نوکلئوتیدی منفرد تشکیل شده اند و شکل فضایی کاملاً مشخصی ندارند (ساختار ثانویه RNA به عملکردهای بیولوژیکی آنها بستگی دارد).
نقش اصلی RNA مشارکت مستقیم در بیوسنتز پروتئین است. سه نوع RNA سلولی شناخته شده است که از نظر مکان در سلول، ترکیب، اندازه و خواصی که نقش ویژه آنها را در تشکیل ماکرومولکول های پروتئین تعیین می کند، متفاوت است:
- RNA های پیام رسان اطلاعات مربوط به ساختار پروتئین کدگذاری شده در DNA را از هسته سلول به ریبوزوم ها منتقل می کنند، جایی که سنتز پروتئین اتفاق می افتد.
- RNA های انتقالی اسیدهای آمینه را در سیتوپلاسم سلول جمع آوری کرده و به ریبوزوم منتقل می کنند. مولکول های RNA از این نوع از بخش های مربوطه زنجیره RNA پیام رسان "یاد می گیرند" که اسیدهای آمینه باید در سنتز پروتئین شرکت کنند.
- RNA های ریبوزومی با خواندن اطلاعات از RNA پیام رسان، سنتز پروتئینی با ساختار خاصی را تضمین می کنند.
ورزش:
جرم کل همه مولکول های DNA در 46 کروموزوم یک سلول سوماتیک انسان حدود 6x10-9 میلی گرم است. جرم تمام مولکول های DNA در هسته را در طول اووژنز قبل از شروع میوز، در پروفاز میوز I و میوز II تعیین کنید. نتایج خود را توضیح دهید
پاسخ:
قبل از شروع میوز، کروموزوم ها دو برابر می شوند، جرم کل DNA 12x10-9 میلی گرم می شود.
در پروفاز میوز I، هنوز هیچ تغییری در تعداد کروموزوم ها رخ نداده است.
در طول اولین تقسیم میوز، تعداد کروموزوم ها 2 برابر کاهش یافت، بنابراین، در پروفاز میوز II 6x10-9 میلی گرم DNA وجود دارد.
بحث:
دیمیتری پوزدنیاکوف:من حرکت اول را نمی فهمم. چرا "جرم کل همه مولکول های DNA" به معنای 46 کروموزوم منفرد است و نه 46 کروموزوم دوتایی؟ - این به هیچ وجه نوشته نشده است. من شخصاً هنگام انجام این کار اشتباه کردم 6، 6 و 3.
آناستازیا:در فاصله بین تقسیمات، هر کروموزوم از یک رشته کروماتین تشکیل شده است، یعنی 2n2c (که در آن n تعداد کروموزوم ها، c تعداد نخ های کروماتین است). بلافاصله قبل از میوز، تکرار اتفاق می افتد - 2n4c، یعنی هر کروموزوم از دو رشته کروماتین تشکیل شده است. در پروفاز I، نسبت حفظ می شود - 2n4c، و پس از تقسیم اول تعداد کروموزوم ها کاهش می یابد و یک کروموزوم از دو رشته تشکیل می شود - n2c، پس از تقسیم دوم nc باقی می ماند، یعنی یک کروموزوم - یک رشته.