Materialul Genetic Si Functiile SaleKHG

  • Published on
    25-Oct-2015

  • View
    20

  • Download
    2

Embed Size (px)

Transcript

Ministerul Educatiei si Tineretului al Republicii Moldova

Universitatea de Stat din Moldova

Facultatea de Biologie si Pedologie

TEMA:ADN-ul spirala vietii

A efectuat studenta anului ll, grupa B-31

Manea Elena

A verificat doctor in stiintele biologice,lector superior

Frunza Maria

Chisinau, 2011

CUPRINS:1.Materialul genetic si functiile sale...32.Structura macromoleculara a acizilor nucleici.53.Structura macromoleculara a ADN..9 3.1.Denaturarea si renaturarea ADN11 3.2. Polimorfizmul structural al ADN..114.Replicatia ADN..14 4.1.Aparatul enzimatic de replicatie.15 4.2.Energia necesara replicatiei ADN..18 4.3.Replicatia ADN "in vitro"..19Bibliografie...211. Materialul genetic si functiile sale Organismele care alcatuiesc populatia unei specii au un ansamblu de caractere morfologice, de nutritie, de reproducere care le diferentiaza de populatiile altor specii. Aceste caractere nu sunt specifice numai populatiei unei generatii; ele sunt transmise descendentilorin asa fel, incit, in succesiunea de generatii, toate caracterele manifesta stabilitate in timp, in sens ca generatia ascendenta este asemanatoare generatiilor descendente in privinta caracterelor, se datoreste unui complex de functii, grupate sub numele de ereditate.

Astfel, prin ereditate se intelege totalitatea functiilor care asigura mostenirea caracterelor,in succesiunea de generatii descendente fiind copiile ascendentilor din care au provenit. Asadar, ereditatea apare ca un complex de functii analoge respiratiei, digestiei, circulatiei sangvine. Cum fiecare complex de functii este indeplinit in organism de un aparat sau un sistem, tot asa si ereditatea este apanajul functional al unui aparat sau sistem care intra in constitutia organismelor sau a celulelor unui organism.

Un fenomen contrar ereditatii este variabilitatea caracterelor. Fenomenul variabilitatii consta in schimbarea discontinua a caracterelor sau a asocierilor de caractere. Starea schimbata a caracterelor este transmisa ca atare de-a lungul generatiilor. Numai schimbarile transmisibile fac parte din fenomenul variabilitatii. Caracterele morfologice, fiziologice, biochimice ale organismelor au o organizare calitativa si cantitativa, se gasesc in raporturi caracteristice pentru fiecare organism. Totodata, in dezvoltarea ontogenetica a macroorganismelor, din faza de zigot pina la faza de adult, complexul de caractere se schimba necontenit. In fiecare faza apar caractere noi, unele dispar, altele persiste in cursul intregii vietii, iar altele prezinta variatii cantitative inseminate in fiecare faza a dezvoltarii. Persistenta, disparitia sau aparitia caracterelor sunt supuse unor reguli, mereu aceleasi pentru o specie data. Ereditatea, variabilitatea, determinismul calitativ si cantitativ sunt functii esentiale pentru vietuirea organismelor sau a speciilor, in conditiile actiunii factorilor de mediu, factori care se gasesc intr-o continua schimbare. Toate aceste 3 fenomene constituie obiectul de studiu al unei stiinte bine conturate genetica - stiinta care, prin metodele sale, cauta sa elucideze regulile si mecanismele care asigura stabilitatea caracterelor de-a lungul generatiilor, ca si variabilitatea lor. Componenta de baza care asigura ereditatea, variabilitatea si determinismul caracterelor este acidul dezoxiribonucleic (ADN) si de aceea acesta este considerat ca material genetic. ADN, ca si alta substanta care intra in constitutia materiei vii, are o structura adecvata functiilor pe care le indeplineste, dar spre deosebire de alte substante, cu functii diferite, ADN are un mecanism de biosinteza particular si un mod caracteristic de a influenta celelalte sisteme biochimice ale organismului, ceea ce face sa fie considerat ca material de baza al aparatului genetic. Acizii ribonucleici (ARN) sint complexe macromoleculare, structural si functional in relatie directa cu ADN. Categoriile de ARN sint mijloacele de baza prin care ADN influenteaza si conditioneaza celelalte sisteme biochimice ale organismelor.

In monografiile si tratatele clasice de biochimie se descriu 3 categorii de macromolecule participante in structura materiei vii: glucidele, lipidele si proteinele. Acizii nucleici (ADN si ARN) sunt descrisi ca anexe ale proteinelor, fiind considerati ca un grup prostetic al unor heteroproteine si nucleoproteine. Dar cercetarile sin ultimii 20 de ani au demonstat ca acizii nucleici sunt substante de sine statatoare, conturate functional si structural mai bine decit oricare alta categorie de macromolecule. Complexarea acizilor nucleici cu proteinele pot fi usor desfacute prin mijloace chimice simple; acizii nucleici purificati de resturile proteice isi pastreaza functiile lor esentiale. Mai mult, unii acizi nucleici extrasi si purificati de la organisme inferioare, cum sunt virusurile, au capacitatea de a reface structural si functional particule virale intregi, determinind prin functia lor si sinteza proteinelor specific virusului din care acizii nucleici au fost extrasi, cit si sinteza propriilor lor molecule. Astfel de proprietati, proteinele nu le-au manifestat niciodata.

Aceste conditii, precum si faptul ca pina in present nu se cunoaste vietuitoare care sa nu aiba in constitutia ei acizi nucleici ridica problem importante in privinta primordialitatii acizilor nucleici fata de proteine si invers, in procesele ancestrale ale aparitie vietii pe pamint, procese devoltate cindva in etapele de chimiogeneza si biogeneza ale evolutiei materiei vii. Desi aceste etape nu sint inca reproductibile in laborator, este improbabil ca prima forma de organizare a materiei vii sa fi fost lipsita de acizi nucleici. Acizii nucleici, prin funtiile lor, asigura ereditatea, variabilitatea si determinismul caracterelor, ei reusesc sa interconecteze discontinuitatea formelor de organizare a materiei vii, in unitatea continuitatii vietii. Extremitatea de plecare a acestei continuitati impune ca esentiala existent acizilor nucleici, deoarece acestia, pe linga faptul ca sunt substratul autoreproducerii, trasatura definitorie a materiei vii, determina si celelalte trasaturi care definesc organismele. Mai mult, daca respiratia, nutritia sint si ele proprietati definitorii ale materiei vii, acestea au o intindere mai restrinsa decit autoreproducerea. Virusurile, atit de raspindite in biosfera, desi nu au un metabolism autonom, ele au un aparat de autoreproducere propriu, format din acizi nucleici (ADN sau ARN), care este present in orice din fazele ciclului evolutiv al vietii lor. Acest aparat poate asigura autoreproducerea independent de proteina anexa cu care alcatueste paricula virala matura, deoarece acidul nucleic al acestuia, purificat de orice urma de proteina si introdus intr-o celula gazda, reproduce vietuitoare intreaga. Astfel, acizii nucleici nu mai pot fi considerati ca anexe ale proteinelor, ca un grup prostetic dintr-o categorie de heteroproteine. Situatia acizilor nucleici, in privinta functiilor principale, in raport cu alte substante macromoleculare, este urmatoarea:

Glucidele: surse energetice si plastice;

Lipidele: surse energetice si plastic;

Proteinele: functii enzimatine, plastic, hormonale, energetice;

Acizi nucleici: material genetic; asigura ereditatea si variabilitatea. ADN este sintetizat in celula vie din compusi chimici obisnuiti (glicica, bioxid de carbon, acid formic, glucoza, fosfati), compusi care se gasesc fie sub forma materialului nutritiv obisnuit al organismelor, fie sub forma produsilor metabolismului intermediar. Compusii precursori ai ADN sint substante cu greutate moleculara mica, iar ADN este o macromolecula cu greutate moleculara de ordinal milioanelor. Pentru biosinteza unei astfel de macromolecule din compusi chimici simpli sint necesare etape metabolice multiple si un consum mare de energie. Totodata, biosinteza are caracterul unui determinism strict, care da posibilitatea exercitarii functiilor de ereditate si variabilitate.

Pentru a usura intelegerea bazelor moleculare ale ereditatii si variabilitatii organismelor, in monografia de fata s-a adaptat o anumita succesiune in expunerea datelo. S-a analizat intii constitutia chimica a acizilor nucleici si modul in care acestea sunt sintetizati, plecind de la moleculele simple cu greutate moleculara mica. S-a trecut apoi analiza generala a mecanismelor biochimice, prin care acizii nucleici si in special ADN isi exercita functiile in determinismul genetic. In al treilea rind, s-a analizat modul in care ADN este organizat structural si functional in aparatul genetic, precum si felul in care isi exercita functiile sale de ereditate si variabilitate. In sfirsit s-a analizat citeva modele de aparat genetic, mai bine cunoscut, la bacteriofagi si bacterii, si s-au conturat faptele experimentale care sugereaza posibilitatea interpretarilor moleculare in genetica umana. Ceea ce strabate ca un fir conducator intreaga monografie este faptul ca aparatul genetic si materialul sau de baza, ADN, isi exercita functiile in interdependenta cu celelalte sisteme sau aparate metabolice. Dupa cum aparatul circulator al unui macroorganism nu poate functiona fara singe, tot asa materialul ereditar (ADN) din apartul genetic nu poate functiona fara celelalte componente ale celului sau organismului.2. Structura macromoleculara a acizilor nucleici Descoperirea fenomenului de transformare in anul 1944 a constituit piatra fundamentala pentru genetica moleculara, stiinta care avea sa revolutioneze biologia. In perioada urmatoare s-au intensificat cercetarile privind acizii nucleici, fapt care a permis descoperirea structurii lor moleculare, a mecanismului de inregistrare a informatiei cu ajutorul codului genetic, a replicatiei semiconservative a ADN, a fenomenului de reglaj genetic, a mecanismului molecular al mutatiilor. Primele