มวลรวมของโมเลกุลดีเอ็นเอเท่ากับ 46 การแก้ปัญหาทางอณูชีววิทยา

2.3 น้ำหนักโมเลกุล ปริมาณและการแปล DNA และ RNA ในเซลล์; ประเภทของ DNA และ RNA

น้ำหนักโมเลกุลของ DNA ถูกกำหนดโดยวิธีอุทกพลศาสตร์และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเป็นหลัก แม้ว่าสิ่งนี้สามารถทำได้โดยการวัดการกระจายแสงของสารละลาย DNA และโดยวิธีอื่น

วิธีอุทกพลศาสตร์ขึ้นอยู่กับการพึ่งพาอาศัยเชิงเส้นของค่าคงที่การตกตะกอนของดีเอ็นเอ ซึ่งกำหนดโดยการหมุนเหวี่ยงแยกพิเศษของสารละลายดีเอ็นเอบนน้ำหนักโมเลกุลของมัน ซึ่งสามารถหาได้จากกราฟการปรับเทียบหรือคำนวณโดยใช้สูตร: 0.445lgM=1.819+lg(s20? w-2.7) โดยที่ s20? w คือค่าคงที่ของการตกตะกอน อนุมานถึงการเจือจางแบบอนันต์ อุณหภูมิมาตรฐาน (20°C) และความหนืดของน้ำ (w)

วิธีการด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเพื่อกำหนดน้ำหนักโมเลกุลของ DNA นั้นขึ้นอยู่กับการวัดความยาวของโมเลกุล DNA ที่ยืดออก เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าสำหรับความยาว 0.1 นาโนเมตรของโมเลกุลจะมีมวลเท่ากับ 197 Da โดยการคูณค่านี้ด้วยความยาวที่หาได้จากการทดลอง จะพบค่าน้ำหนักโมเลกุล น้ำหนักโมเลกุลของ DNA eukaryotic นั้นสูงกว่าของ prokaryotic DNA (เช่น ในโครโมโซมตัวหนึ่งของแมลงหวี่ Drosophila จะสูงถึง 7.9 x 10 10) นอกจากนี้ องค์ประกอบของไมโตคอนเดรียและคลอโรพลาสต์ยังรวมถึงโมเลกุล DNA แบบวงกลมที่มีน้ำหนักโมเลกุล 10 6 -10 7 . ดีเอ็นเอของออร์แกเนลล์เหล่านี้เรียกว่าไซโตพลาสซึม มันประกอบด้วยประมาณ 0.1% ของ DNA เซลล์ทั้งหมด

ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของ DNA ในเซลล์ DNA นิวเคลียร์, ไมโตคอนเดรีย, คลอโรพลาส, เซนทริโอลและเอพิโซมอลนั้นแตกต่างกัน ดีเอ็นเอของนิวเคลียสในยูคาริโอตมีชัยเหนือ DNA ของโครงสร้างย่อยอื่นๆ อย่างมาก ดังนั้นในไมโตคอนเดรียจาก 0.5 * 10 6 ถึง 5 * 10 16 กรัมพบ DNA ในคลอโรพลาสต์ - จาก 10? 16 ถึง 150*10? 16 และใน centrioles - 2 * 10 16 g ซึ่งเป็นเพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์ของ DNA นิวเคลียร์ ในอัตราส่วนเดียวกันคือเนื้อหาของ DNA ในโครโมโซมของแบคทีเรียและอีพิโซม - เอ็กซ์ตร้าโครโมโซม ตัวกำหนดการถ่ายทอดทางพันธุกรรมในจุลินทรีย์ที่ทำให้แน่ใจถึงการถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรม เช่น เกี่ยวกับการดื้อยาปฏิชีวนะ (มิฉะนั้นจะเรียกว่า R-factors เช่น ปัจจัยต้านทาน) มีการพูดคุยถึงคำถามเกี่ยวกับการมีอยู่ของ DNA นอกโครโมโซม, DNA ที่เคลื่อนย้ายได้หรือการสื่อสาร, DNA ของเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึม และ DNA ที่มีขดลวดยิ่งยวดละเอียด ตามวัตถุประสงค์ในการใช้งาน ribosomal DNA (rDNA) และ DNA ดาวเทียม (stDNA) มีความโดดเด่น

นอกจาก DNA ภายในเซลล์แล้ว ยังมี DNA ที่เป็นส่วนหนึ่งของไวรัสและแบคทีเรียอีกด้วย ปริมาณในไวรัสนั้นต่ำกว่าในเซลล์แบคทีเรียมาก (หนึ่งในพันของ picogram)

น้ำหนักโมเลกุลของ RNA ถูกกำหนดโดยวิธีการเดียวกับ DNA แต่นอกจากนี้ โพลีอะคริลาไมด์เจลอิเล็กโตรโฟรีซิสยังถูกใช้ เนื่องจากช่วงของ RNA ในเจลนั้นแปรผกผันกับน้ำหนักโมเลกุลของพวกมัน สำหรับเนื้อหาและการแปล RNA ในเซลล์นั้นไม่ซ้ำซากจำเจหรือเสถียร: ในเซลล์ที่มีการสังเคราะห์โปรตีนอย่างเข้มข้น ปริมาณ RNA นั้นสูงกว่า DNA หลายเท่า (เช่น ในตับของหนู RNA คือ มากกว่า DNA 4 เท่า ) แต่ในกรณีที่การสังเคราะห์โปรตีนต่ำ อัตราส่วนของ DNA และ RNA สามารถย้อนกลับได้ (เช่น ในปอดของหนู RNA จะน้อยกว่า DNA 2 เท่า)

ตามความสำคัญเชิงหน้าที่และน้ำหนักโมเลกุล รวมถึงการโลคัลไลซ์เซชันในเนื้อหาเซลล์ RNA แบ่งออกเป็นประเภทต่อไปนี้

1. Transport RNAs (tRNAs) มีลักษณะเฉพาะโดยมีน้ำหนักโมเลกุลค่อนข้างต่ำ (25-30,000 ดาลตัน) tRNA คิดเป็น 10% ของ RNA ทั้งหมด RNA เหล่านี้ถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในไฮยาโลพลาสซึมของเซลล์ น้ำเลี้ยงนิวเคลียส ส่วนที่ไม่มีโครงสร้างของคลอโรพลาสต์และไมโตคอนเดรีย และได้รับการกำหนดค่าเฉพาะในรูปของใบโคลเวอร์ พวกเขาเข้ารหัสกรดอะมิโนและถ่ายโอนไปยังเครื่องมือไรโบโซมของเซลล์ในกระบวนการสังเคราะห์โปรตีน

2. Ribosomal RNA (rRNA) มีลักษณะเฉพาะโดยมีน้ำหนักโมเลกุลขนาดใหญ่ (1-1.5 ล้านดาลตัน) โมเลกุลมีขนาดใหญ่และมีนิวคลีโอไทด์มากถึง 5,000 พวกมันถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในไรโบโซม ซึ่งเป็นพื้นฐานทางโครงสร้างและทำหน้าที่ต่าง ๆ ในพวกมัน (การก่อตัวของศูนย์กลางแอคทีฟของไรโบโซม; ทำให้แน่ใจว่ามีปฏิสัมพันธ์ของ rRNA และ tRNA)

3. ข้อมูลหรือเมทริกซ์ RNA (mRNA) มีน้ำหนักโมเลกุลที่แตกต่างกันอย่างมาก (ตั้งแต่ 300,000 ถึง 4 * 10 6) mRNA ถูกสังเคราะห์ในนิวเคลียสในระหว่างการถอดรหัสที่บริเวณจำเพาะของโมเลกุลดีเอ็นเอ (ยีน) หน้าที่ของ mRNA คือการถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรมเกี่ยวกับโครงสร้างของโปรตีนจาก DNA ไปยังตำแหน่งที่สังเคราะห์โปรตีน ไปจนถึงไรโบโซม

4. RNA ของไวรัสมีความโดดเด่นด้วยน้ำหนักโมเลกุลที่มีความหลากหลายและสูง ซึ่งส่วนใหญ่อยู่ในช่วงหลายล้านดาลตัน เป็นส่วนประกอบของไวรัสและไรโบนิวคลีโอโปรตีนของฟาจ และนำข้อมูลทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการสืบพันธุ์ของไวรัสในเซลล์เจ้าบ้าน

ในวรรณคดีสมัยใหม่ คำถามเกี่ยวกับความได้เปรียบของการแยก RNA อีกหลายประเภทออกเป็นหมวดหมู่แยกกัน: นิวเคลียร์, โครโมโซม, ไมโตคอนเดรีย, การควบคุมน้ำหนักโมเลกุลต่ำ, แอนติเซนส์

ไนโตรเจนและสารประกอบของมัน

ไนโตรเจนส่วนใหญ่บนโลกอยู่ในสถานะก๊าซและประกอบขึ้นเป็นมากกว่า 3/4 ของชั้นบรรยากาศ (78.09% โดยปริมาตร หรือ 75.6% โดยน้ำหนัก) จวนบนโลกของเราอุปทานของไนโตรเจนไม่สิ้นสุด - 3.8 * 10 ^ 15 ตัน ไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบที่ค่อนข้างเฉื่อย ...

ลคาลอยด์ของพืช

กระรอก

โปรตีนเป็นสารประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่ เหล่านี้เป็นพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยโมโนเมอร์นับร้อยนับพันของกรดอะมิโน ดังนั้นน้ำหนักโมเลกุลของโปรตีนจึงอยู่ในช่วง 10,000-1,000,000 เป็นส่วนหนึ่งของไรโบนิวคลีเอส (เอ็นไซม์ ...

บิสมัทและสารประกอบในธรรมชาติ

บิสมัทเป็นของอพยพน้ำประจำและความเข้มข้นในน้ำใต้ดินอยู่ที่ประมาณ 20 ไมโครกรัม/dm3 ในน้ำทะเล 0.02 ไมโครกรัม/dm3 ที่ความเข้มข้นดังกล่าว บิสมัทไม่ส่งผลเสียต่อคุณภาพน้ำ...

ถ่านโค้ก

มวลสารอินทรีย์ของถ่านหินเกิดจากสารประกอบที่มีคาร์บอน ไฮโดรเจน ออกซิเจน กำมะถัน และไนโตรเจน คาร์บอน คาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลักของถ่านหินฟอสซิล...

การหาปริมาณธาตุเหล็ก +2 ในตัวอย่างเซรามิก

ดินเหนียวเป็นวัสดุพลาสติกคอลลอยด์ที่มีแหล่งกำเนิดทุติยภูมิซึ่งเกิดขึ้นจากการสลายตัวและการสลายตัวของหินปฐมภูมิบางชนิด ...

การคำนวณคอลัมน์กลั่นบรรจุของการดำเนินการเป็นระยะสำหรับการแยกสารผสมแบบไบนารีของเมทิลแอลกอฮอล์ - เบนซีน

มวลของอุปกรณ์คำนวณโดยสูตร (6.38) โดยที่มวลของร่างกายคือกิโลกรัม - น้ำหนักของหัวฉีดกก. - มวลก้นกก; - น้ำหนักของฝากก. - มวลของน้ำหนักบรรทุกสูงสุดบนตัวรองรับกก. มาคำนวณองค์ประกอบของผลรวมกัน มวลของตัวถังคือ (6...

โครงสร้างและคุณสมบัติความแข็งแรงของการเปลี่ยนรูปของยางไอโซพรีน

โครงสร้างของยางไอโซพรีนแบ่งเป็น 2 ระดับคือ โมเลกุลและซูเปอร์โมเลกุล ระดับโมเลกุลมีลักษณะเป็นโครงสร้างของหน่วยที่เกิดซ้ำ โครงสร้างของสายโซ่พอลิเมอร์...

ปริมาณเนื้อหา kg/h kmol/h wt. ส่วนแบ่งของโมล 105 26283 250.3 0.169732 0.034593 3.63 18 123477 6859.8 0.797400 0.948062 17.07 34 4067.8 119.6 0.026269 0.016529 0.56 244 244 5 .25 0.003540 0.000311 0.08 139467.6 3.36 0.003020 0.000464 0.06 16 1.8 0.113 0...

การคำนวณทางเทคโนโลยีของตัวดูดซับสำหรับการทำความสะอาดก๊าซไฮโดรคาร์บอนจากไฮโดรเจนซัลไฟด์ด้วยสารละลายไดเอทาลามีนในน้ำที่สร้างใหม่

МПа, К, МПа, К 0,75 4.605 190.55 0.0104 3.4538 142.91 0.00780 0,1 4.875 305.43 0.0986 0.4875 30.54 0.00986 0,08 4.248 369.82 0.1524 0.3398 29.59 0.01219 0,06 3.795 425.16 0.2010 0.2277 3.6.51 3.74 0.00100 U 1.00 4.6 232.29 0...

การคำนวณทางเทคโนโลยีของตัวดูดซับสำหรับการทำความสะอาดก๊าซไฮโดรคาร์บอนจากไฮโดรเจนซัลไฟด์ด้วยสารละลายไดเอทาลามีนในน้ำที่สร้างใหม่

ค่าสัมประสิทธิ์ในสูตรคำนวณเอนทาลปีของก๊าซในอุดมคติ Enthalpies, kJ/kg А В С D 0.5372 154.15 15.12 0.0519 56.62 650.3 349.3 0.1343 58.65 23.63 0.4139 56.15 445.7 59.9 0.1576 33.65 26.31 0.5380 35.58 390.9 61.6 26 0.1558 0.585 34.5 3 0.0152 87...

การคำนวณทางเทคโนโลยีของตัวดูดซับสำหรับการทำความสะอาดก๊าซไฮโดรคาร์บอนจากไฮโดรเจนซัลไฟด์ด้วยสารละลายไดเอทาลามีนในน้ำที่สร้างใหม่

สัมประสิทธิ์ในสูตรคำนวณเอนทาลปีของก๊าซในอุดมคติ Enthalpies, kJ/kg А В С D 0.5459 154.15 15.12 0.0519 56.62 650.3 355 0.1365 58.65 23.63 0.4139 56, 15 445.7 60.84 0.1604 33.65 26.31 0.5380 35.58 390.9 62.7 26 0.1581 0.545 62.2 0...

พิษของแทลเลียม

มวลอะตอมของแทลเลียมเท่ากับ 204...

ลักษณะของกระบวนการดูดซับ

ไอโซเทอร์มการดูดซับของสารที่ละลายจากสารละลายมีลักษณะคล้ายกับการดูดซับไอโซเทอร์มของก๊าซ สำหรับสารละลายเจือจาง ไอโซเทอร์มเหล่านี้ได้รับการอธิบายอย่างดีโดยสมการ Freundlich หรือ Langmuir...

พันธะเคมีและโครงสร้างของสสาร

รัศมีของอะตอมและโมเลกุลแสดงออกมาในปริมาณที่น้อยมาก และในร้อยล้านส่วนของเซนติเมตรและมักจะวัดเป็นอังสตรอม 1A คือ 10-8 ซม. รัศมีของโมเลกุล CO2 คือ 1.66 10-8 ซม. ซึ่งเท่ากัน ถึง 1.66 A. เส้นผ่านศูนย์กลางของโมเลกุล N2 คือ 3.1 10-8 ซม. ซึ่งเท่ากับ 3.1 A ...

สรุปการนำเสนออื่น ๆ

"การเตรียมตัวสำหรับโอลิมปิกในชีววิทยา" - ผลสะสม ที่ตามมา วิตามิน. ขั้นตอนการเตรียมนักเรียนสำหรับการแข่งขันกีฬาโอลิมปิกและการแข่งขันทางปัญญา แนวทางทั่วไป เราหวังว่าคุณจะประสบความสำเร็จในขั้นตอนสุดท้ายของการแข่งขัน การก่อตัวของทักษะของนักเรียน กลุ่มประชากรที่เชื่อมต่อถึงกัน วิธีการวิจัยทางชีววิทยา การฟักไข่นกกระจอกเทศตัวผู้ ภาพตัดขวาง วิธีการเตรียมตัวสำหรับการแข่งขันกีฬาโอลิมปิกและการแข่งขันทางปัญญาทางชีววิทยา

"ตั๋วชีววิทยา" - ความแตกต่างมากมาย พาร์มีเลีย ไลเคน เซลล์. ออร์กานอยด์ เอทีพี ที่อยู่อาศัยที่ไม่มีชีวิตชีวา หน่วยโครงสร้างและกิจกรรมสำคัญของสิ่งมีชีวิต บทบาทของโปรตีนในร่างกาย บทบาทของโปรตีน

"งานทั่วไปของการสอบทางชีววิทยา" - ความสอดคล้องระหว่างสัญลักษณ์ของสิ่งมีชีวิตกับอาณาจักร ข5 เปรียบเทียบคุณลักษณะของโครงสร้างและการทำงานของร่างกาย ลักษณะทั่วไปและการประยุกต์ใช้ความรู้ การเปรียบเทียบคุณสมบัติโครงสร้างและการทำงาน การเปรียบเทียบวัตถุทางชีวภาพ การคัดเลือก ความสามารถในการทำงาน ข้อผิดพลาดทั่วไปเมื่อเสร็จสิ้นการมอบหมาย USE ทางชีววิทยา ซับซ้อน. สิ่งมีชีวิต การสร้างลำดับของวัตถุทางชีวภาพ

"GIA inชีววิทยา" - โครงสร้างและเนื้อหาของมาตรฐานทางชีววิทยา การกระจายเครื่องหมายในระดับห้าจุด จำนวนข้อสอบ. การสอบปากเปล่าในวิชาชีววิทยา แผนภาพการกระจายเครื่องหมายของผู้เข้าร่วม การรับรองขั้นสุดท้ายของนักเรียน คำแนะนำ ควบคุมวัสดุการวัด 2013. รูปแบบของการดำเนินการ. การรับรองขั้นสุดท้ายของรัฐ การเตรียมตัวสอบ. ปัญหาการรับรองขั้นสุดท้ายทางชีววิทยา โครงสร้างการศึกษาทางชีววิทยา

"C5 ในชีววิทยา" - มวลรวมของโมเลกุลดีเอ็นเอทั้งหมด การสังเคราะห์โปรตีน ดีเอ็นเอ. คำจำกัดความของความยาว การคำนวณจำนวนนิวคลีโอไทด์ กำหนดจำนวนกรดอะมิโน. กำหนดลำดับนิวคลีโอไทด์ การแก้ปัญหาในส่วน C5 โครงสร้างหลักของอินซูลิน อณูชีววิทยา. งาน มวลโมเลกุล การแบ่งเซลล์. ส่วนหนึ่งของสายโซ่โมเลกุลดีเอ็นเอ จำนวนนิวคลีโอไทด์ จำนวนนิวคลีโอไทด์ A, T, G ที่มีอยู่ในชิ้นส่วนของโมเลกุลดีเอ็นเอ

"การทดสอบทางชีววิทยา" - สปอร์ของแบคทีเรีย ทดสอบการทำงานทางชีววิทยา มีเนื้อเยื่อกี่ประเภทในร่างกายมนุษย์และสัตว์ ส่วนทางเพศของดอกไม้ ตับ. การก่อตัวของสารอินทรีย์ ออร์แกเนลล์จำนวนมาก พืชตามประเภทของสารอาหาร อวัยวะกำเนิดของพืช ฟังก์ชั่น. ปลาคาร์พ การมีอยู่ของเซลล์ ระบบทางเดินอาหาร. โครงกระดูกภายนอก. สัตว์มีกระดูกสันหลังบนบก คลอโรฟิลล์. สัตว์. ยูกลีนาสีเขียว แมงป่อง.

1) มวลรวมของโมเลกุลดีเอ็นเอในโครโมโซม 46 ตัวของนิวเคลียสของเซลล์โซมาติกของมนุษย์คือ 6 10 -9 มก. กำหนดมวลของโมเลกุล DNA ทั้งหมดในนิวเคลียสที่ส่วนท้ายของอินเตอร์เฟส จุดสิ้นสุดของเทโลเฟสของไมโอซิส I และเทโลเฟสของไมโอซิส II อธิบายคำตอบ

ตอบ: 1) ในเฟสระหว่างการเตรียมไมโอซิส DNA ทวีคูณเกิดขึ้นในนิวเคลียสดังนั้นมวลของ DNA ในนิวเคลียสจึงเป็น 2 x 6 10 -9 = 12 10 -9 มก.

2) เมื่อสิ้นสุดเทโลเฟสของไมโอซิส 1 จะเกิดเซลล์สองเซลล์ขึ้น มวลของ DNA ในแต่ละนิวเคลียสคือ 6 10 -9 มก.(ในนิวเคลียสมี 23 โครโมโซมสองโครมาติก);

3) ไม่มีการทำซ้ำของ DNA ก่อนไมโอซิส 2 ในนิวเคลียสของเซลล์สืบพันธุ์ (telophase 2) มีชุดโครโมโซมเดี่ยว (23 โครโมโซมโครมาทิดเดียว) ดังนั้นมวลของโมเลกุลดีเอ็นเอในนิวเคลียสคือ 3 10 -9 มก. .

ชุดโครโมโซมของเซลล์โซมาติกของข้าวสาลีคือ 28. กำหนดชุดโครโมโซมและจำนวนโมเลกุลดีเอ็นเอในเซลล์ออวุลก่อนไมโอซิส ที่ส่วนท้ายของไมโอซิส เทโลเฟส 1 และไมโอซิส เทโลเฟส 2 อธิบายว่ากระบวนการใดเกิดขึ้นในช่วงเวลาเหล่านี้และมีผลกระทบอย่างไร การเปลี่ยนแปลงจำนวน DNA และโครโมโซม

ตอบ: 1) ก่อนเริ่มมีอาการของโรคไมโอซิส โครโมโซมจะตั้งอยู่ในเซลล์ของโครโมโซมคู่ (2n) -28 อัน การเพิ่มขึ้นสองเท่าของโมเลกุลดีเอ็นเอเกิดขึ้นในเฟส ดังนั้นจำนวนโมเลกุลดีเอ็นเอคือ 56 โมเลกุล (4c) 2) ในส่วนแรกของไมโอซิสโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันประกอบด้วยโครมาทิดสองอันต่างกันดังนั้นเมื่อสิ้นสุด telophase ของไมโอซิสโครโมโซม 1 ชุดในเซลล์เป็นโสด (n) - จาก 14 โครโมโซมจำนวนโมเลกุลดีเอ็นเอคือ 2c (28 โมเลกุลดีเอ็นเอ). 3) ในส่วนที่สองของไมโอซิสโครมาทิดต่างกันดังนั้นเมื่อสิ้นสุด telophase 2 ของไมโอซิสโครโมโซมที่ตั้งอยู่ในเซลล์จึงเป็นโครโมโซมเดี่ยว (n) -14 จำนวนโมเลกุลดีเอ็นเอคือ 14 โมเลกุล (1c)

ข้าวสาลีชนิดหนึ่งมีโครโมโซม 28 โครโมโซม กำหนดจำนวนโครโมโซมและโมเลกุลดีเอ็นเอระหว่างการก่อตัวของละอองเกสรในเกสรตัวผู้ในระยะของการพยากรณ์ของไมโอซิส 1 การพยากรณ์ 2 และเทโลเฟสของไมโอซิส 2 อธิบายผลลัพธ์

ตอบ: 1) ในการพยากรณ์โรคที่ 1 ของไมโอซิส จำนวนโครโมโซมคือ 28 (โครโมโซมประกอบด้วยโครโมโซม 2 โครมาทิด) และจำนวนโมเลกุลดีเอ็นเอคือ 56 เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของโมเลกุลดีเอ็นเอเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าในช่วงระหว่างเฟส

2) ในการพยากรณ์ 2 ของไมโอซิส จำนวนโครโมโซมคือ 14 เนื่องจากหลังจากการหารครั้งแรก จำนวนโครโมโซมจะลดลง 2 เท่า (แต่โครโมโซมประกอบด้วยโครมาทิดสองอัน) และจำนวนโมเลกุลของดีเอ็นเอคือ 28 เนื่องจากหลังจากการหารครั้งแรก การทำสำเนาดีเอ็นเอจะไม่เกิดขึ้น 3) ที่ส่วนท้ายของเทโลเฟส 2 จำนวนโครโมโซมคือ 14 (โครโมโซมโครมาทิดเดียว) จำนวนโมเลกุลดีเอ็นเอก็ 14 เช่นกัน

ชุดโครโมโซมของเซลล์โซมาติกของข้าวสาลีคือ 28 กำหนดชุดโครโมโซมและจำนวนโมเลกุลดีเอ็นเอในเซลล์หนึ่งของออวุลก่อนไมโอซิส ในไมโอซิส แอนาเฟส I และไมโอซิส แอนาเฟส II อธิบายว่ากระบวนการใดเกิดขึ้นในช่วงเวลาเหล่านี้และส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงจำนวน DNA และโครโมโซมอย่างไร

ตอบ: 1) ก่อนเริ่มไมโอซิสจำนวนโมเลกุล DNA คือ 56 เนื่องจากพวกมันเป็นสองเท่าและจำนวนโครโมโซมไม่เปลี่ยนแปลง - มี 28 ตัว

2) ในแอนาเฟสของไมโอซิส I จำนวนโมเลกุลดีเอ็นเอคือ 56 จำนวนโครโมโซมคือ 28 โครโมโซมที่คล้ายคลึงกันจะแยกจากกันไปยังขั้วของเซลล์

3) ในแอนนาเฟสของไมโอซิส II จำนวนโครโมโซมคือ 28 โครโมโซมน้องสาวแยกจากขั้วของเซลล์และกลายเป็นโครโมโซมอิสระ (แต่ทั้งหมดอยู่ในเซลล์เดียวกัน) จำนวนโมเลกุลดีเอ็นเอคือ 28 หลังจาก ดิวิชั่นแรก DNA ทวีคูณไม่เกิดขึ้น ดังนั้นจำนวน DNA จึงลดลง 2 เท่า

เซลล์เอนโดสเปิร์มของเมล็ดดอกลิลลี่มีโครโมโซม 21 โครโมโซม จำนวนโครโมโซมและโมเลกุลดีเอ็นเอจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่อสิ้นสุดระยะเทโลเฟสของไมโอซิส 1 และไมโอซิส 2 เมื่อเทียบกับเฟสในสิ่งมีชีวิตนี้ อธิบายคำตอบ

ตอบ: 1) เอนโดสเปิร์มของพืชดอกมีโครโมโซมทริปลอยด์ (3n) ซึ่งหมายความว่าจำนวนโครโมโซมในชุดเดียว (n) คือ 7 โครโมโซม ก่อนการเกิดไมโอซิส โครโมโซมที่ตั้งค่าไว้ในเซลล์จะมีโครโมโซม 14 ตัวเป็นสองเท่า (2n) ในเฟสระหว่างเฟส โมเลกุลของ DNA จะเพิ่มเป็นสองเท่า ดังนั้นจำนวนโมเลกุลของ DNA จะเท่ากับ 28 (4c) 2) ในส่วนแรกของไมโอซิสโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันประกอบด้วยสองโครมาทิดต่างกันดังนั้นที่ส่วนท้ายของ telophase ของไมโอซิสโครโมโซม 1 ชุดในเซลล์เป็นโครโมโซมเดี่ยว (n) ของ 7 โครโมโซมจำนวนโมเลกุล DNA คือ 14 ( 2ค).

3) ในส่วนที่สองของไมโอซิส โครมาทิดแยกจากกัน ดังนั้น ที่ส่วนท้ายของเทโลเฟส 2 ของไมโอซิส โครโมโซมที่ตั้งอยู่ในเซลล์จึงเป็นโครโมโซมเดี่ยว (n)-7 จำนวนโมเลกุลดีเอ็นเอคือ 1-7 (1c)

1 ถ้าในโมเลกุล DNA ส่วนแบ่งของอะดีนีนเท่ากับ 10% แล้วไซโตซีนในเซลล์มีกี่% 2 เป็นตัวกำหนดน้ำหนักโมเลกุลของยีนที่

โปรตีนกรัมประกอบด้วยกรดอะมิโน 400 ตัว มวลเฉลี่ยของนิวคลีโอไทด์ในโมเลกุลดีเอ็นเอ

3 ในโมเลกุล DNA หนึ่ง thymini คิดเป็น 18% กำหนดอัตราส่วนของนิวคลีโอไทด์อื่นในโมเลกุล DNA

ใครรู้ช่วยด้วย! :) 1. ความยาวของโมเลกุล DNA ที่เข้ารหัสโมเลกุลอินซูลินนั้นมีความยาวเท่าใดหากทราบว่า

โมเลกุลนี้มีกรดอะมิโน 51 ชนิด และความยาวเชิงเส้นของหนึ่งนิวคลีโอไทด์ในกรดนิวคลีอิกคือ 3.4 อังสตรอม?

2. มวลของส่วนของโมเลกุลดีเอ็นเอที่เข้ารหัสโมเลกุลอินซูลินเป็นเท่าใด ถ้าทราบว่าโมเลกุลนี้มีกรดอะมิโน 51 ตัว และน้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยของหนึ่งนิวคลีโอไทด์คือ 345 a.u. เกี่ยวกับ. เมตร

ความยาวของชิ้นส่วนของโมเลกุลดีเอ็นเอคือ 68 นาโนเมตร ซึ่งเท่ากับ 10% ของความยาวของโมเลกุลทั้งหมด สัดส่วนของอะดีนิลนิวคลีโอไทด์ในโมเลกุลดีเอ็นเอที่กำหนดคิดเป็น 1

2% กำหนดน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ของชิ้นส่วนโมเลกุล โดยคำนึงว่าน้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ของหนึ่งนิวคลีโอไทด์คือ 354 และจำนวนของนิวคลีโอไทด์ทุกประเภทในโมเลกุลดีเอ็นเอที่กำหนด

1. อะไรคือลักษณะของการกลายพันธุ์ (เกิดขึ้นระหว่างการข้าม, ในระหว่างการข้าม, เกิดขึ้นอย่างกะทันหันใน DNA หรือในโครโมโซม)?

2. สัญญาณของความแปรปรวนใดที่ส่งไปยังลูกหลาน (การดัดแปลงการกลายพันธุ์)?
3. อะไรจะเกิดขึ้นเมื่อมีการกลายพันธุ์ (genotype, phenotype)?
4. ลักษณะของจีโนไทป์หรือฟีโนไทป์เป็นกรรมพันธุ์หรือไม่?
5. ความแปรปรวนใดที่มีลักษณะเฉพาะดังต่อไปนี้: ปรากฏขึ้นอย่างกะทันหัน, สามารถเด่นหรือถอย, เป็นประโยชน์หรือเป็นอันตราย, สืบทอด, ซ้ำแล้วซ้ำอีก (กลายพันธุ์, ดัดแปลง)?
6. การกลายพันธุ์เกิดขึ้นที่ไหน (ในโครโมโซม ในโมเลกุลดีเอ็นเอ ในนิวคลีโอไทด์หนึ่งคู่ ในหลายนิวคลีโอไทด์)?
7. ในกรณีใดการกลายพันธุ์ที่แสดงออกทางฟีโนไทป์ (ในกรณีใด ๆ ในสิ่งมีชีวิตที่เป็นโฮโมไซกัส ในสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกัน)?
8. อะไรคือบทบาทของการกลายพันธุ์ในกระบวนการวิวัฒนาการ (ความแปรปรวนที่เพิ่มขึ้น, การปรับตัวให้เข้ากับสิ่งแวดล้อม, การพัฒนาตนเองของสิ่งมีชีวิต)?
9. ฟีโนไทป์ขึ้นอยู่กับอะไร (บนจีโนไทป์ สิ่งแวดล้อม ไม่ได้ขึ้นอยู่กับสิ่งใด)
10. อะไรกำหนดช่วงของความแปรปรวนของลักษณะของสิ่งมีชีวิต (สภาพแวดล้อม, จีโนไทป์)?
11. สัญญาณของความแปรปรวนใดที่แสดงในรูปแบบของอนุกรมการแปรผันและเส้นโค้งการแปรผัน (การกลายพันธุ์ การดัดแปลง)
12. สัญญาณใดที่มีอัตราการเกิดปฏิกิริยาแคบ (เชิงคุณภาพ, เชิงปริมาณ) ซึ่งเป็นพลาสติกมากกว่า (เชิงคุณภาพ, เชิงปริมาณ)?
13. การคัดเลือกโดยธรรมชาติรูปแบบใดในประชากรที่นำไปสู่การก่อตัวของสายพันธุ์ใหม่ (การขับขี่, การรักษาเสถียรภาพ) ซึ่ง - เพื่อรักษาลักษณะเฉพาะของสายพันธุ์ (การขับขี่, การรักษาเสถียรภาพ)?

โมเลกุล DNA ประกอบด้วยสองสายที่ก่อตัวเป็นเกลียวคู่ โครงสร้างของมันถูกถอดรหัสครั้งแรกโดย Francis Crick และ James Watson ในปี 1953

ในตอนแรก โมเลกุลดีเอ็นเอซึ่งประกอบด้วยสายโซ่นิวคลีโอไทด์คู่หนึ่งบิดเบี้ยวกัน ทำให้เกิดคำถามว่าเหตุใดจึงมีรูปร่างเช่นนี้ นักวิทยาศาสตร์เรียกปรากฏการณ์นี้ว่าการเติมเต็ม ซึ่งหมายความว่ามีเพียงนิวคลีโอไทด์บางตัวเท่านั้นที่สามารถตั้งอยู่ตรงข้ามกันในเกลียวของมัน ตัวอย่างเช่น อะดีนีนอยู่ตรงข้ามกับไทมีนเสมอ และกวานีนอยู่ตรงข้ามกับไซโตซีนเสมอ นิวคลีโอไทด์เหล่านี้ของโมเลกุลดีเอ็นเอเรียกว่าส่วนเติมเต็ม

แผนผังนี้แสดงดังนี้:

ที-อา

C - G

คู่เหล่านี้สร้างพันธะเคมีนิวคลีโอไทด์ ซึ่งกำหนดลำดับการจัดเรียงกรดอะมิโน ในกรณีแรก เธออ่อนแอกว่าเล็กน้อย การเชื่อมต่อระหว่าง C และ G นั้นแข็งแกร่งขึ้น นิวคลีโอไทด์ที่ไม่เป็นส่วนประกอบไม่เกิดคู่กัน

เกี่ยวกับโครงสร้าง

ดังนั้นโครงสร้างของโมเลกุลดีเอ็นเอจึงมีความพิเศษ มันมีรูปร่างเช่นนี้ด้วยเหตุผล: ความจริงก็คือจำนวนของนิวคลีโอไทด์มีขนาดใหญ่มากและจำเป็นต้องใช้พื้นที่จำนวนมากเพื่อรองรับโซ่ยาว ด้วยเหตุนี้โซ่จึงมีอยู่ในการบิดเป็นเกลียว ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าเกลียวซึ่งทำให้เกลียวสั้นลงได้ห้าหรือหก

ร่างกายใช้โมเลกุลของแผนดังกล่าวบางส่วนอย่างแข็งขันส่วนอื่น ๆ ไม่ค่อย สิ่งหลังนอกเหนือจากการทำให้เป็นเกลียวนั้นยังอยู่ภายใต้ "การบรรจุที่กะทัดรัด" เช่น supercoiling แล้วความยาวของโมเลกุล DNA จะลดลง 25-30 เท่า

"บรรจุภัณฑ์" ของโมเลกุลคืออะไร?

โปรตีนฮิสโตนมีส่วนร่วมในกระบวนการซุปเปอร์คอยล์ มีโครงสร้างและลักษณะของหลอดด้ายหรือแกน เกลียวเกลียวจะพันกับเกลียว ซึ่งจะกลายเป็น "อัดแน่น" ทันทีและใช้พื้นที่เพียงเล็กน้อย เมื่อจำเป็นต้องใช้ด้ายอย่างใดอย่างหนึ่ง ให้คลายเกลียวออกจากขดลวด เช่น โปรตีนฮิสโตน และเกลียวจะคลายออกเป็นสายโซ่คู่ขนานกันสองสาย เมื่อโมเลกุลดีเอ็นเออยู่ในสถานะนี้ สามารถอ่านข้อมูลทางพันธุกรรมที่จำเป็นได้ อย่างไรก็ตาม มีเงื่อนไขหนึ่งข้อ การรับข้อมูลจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อโครงสร้างของโมเลกุลดีเอ็นเอไม่บิดเบี้ยว โครโมโซมที่สามารถอ่านได้นั้นเรียกว่ายูโครมาตินและหากพวกมันถูกทำให้เป็นเกลียวเหนือก็แสดงว่าเป็นเฮเทอโรโครมาตินแล้ว

กรดนิวคลีอิก

กรดนิวคลีอิก เช่น โปรตีน เป็นไบโอโพลีเมอร์ หน้าที่หลักคือการจัดเก็บ การนำไปใช้ และการถ่ายทอดทางพันธุกรรม (ข้อมูลทางพันธุกรรม) พวกมันมีสองประเภท: DNA และ RNA (deoxyribonucleic และ ribonucleic) โมโนเมอร์ในพวกมันคือนิวคลีโอไทด์ซึ่งแต่ละตัวมีกรดฟอสฟอริกตกค้างน้ำตาลห้าคาร์บอน (deoxyribose / ribose) และฐานไนโตรเจน รหัสดีเอ็นเอประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ 4 ชนิด ได้แก่ อะดีนีน (A) / กัวนีน (G) / ไซโตซีน (C) / ไทมีน (T) พวกมันต่างกันในฐานไนโตรเจนที่พวกมันมีอยู่

ในโมเลกุลดีเอ็นเอ จำนวนนิวคลีโอไทด์อาจมีจำนวนมาก ตั้งแต่หลายพันถึงหลักสิบและหลายร้อยล้าน โมเลกุลขนาดยักษ์ดังกล่าวสามารถดูได้ผ่านกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ในกรณีนี้ จะสามารถมองเห็นสายคู่ของสายพอลินิวคลีโอไทด์ ซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยพันธะไฮโดรเจนของเบสไนโตรเจนของนิวคลีโอไทด์

การวิจัย

ในระหว่างการวิจัย นักวิทยาศาสตร์พบว่าชนิดของโมเลกุลดีเอ็นเอในสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันนั้นแตกต่างกัน นอกจากนี้ยังพบว่า guanine ของสายโซ่เดียวสามารถจับกับ cytosine และ thymine กับ adenine เท่านั้น การจัดเรียงนิวคลีโอไทด์ของสายโซ่เดียวนั้นสอดคล้องกับสายคู่ขนานอย่างเคร่งครัด เนื่องจากความสมบูรณ์ของพอลินิวคลีโอไทด์นี้ โมเลกุลดีเอ็นเอจึงสามารถทำซ้ำและจำลองตัวเองได้ แต่ก่อนอื่น โซ่เสริม ภายใต้อิทธิพลของเอ็นไซม์พิเศษที่ทำลายนิวคลีโอไทด์ที่จับคู่กัน แยกออก จากนั้นการสังเคราะห์ของสายโซ่ที่ขาดหายไปก็เริ่มขึ้นในแต่ละตัว นี่เป็นเพราะนิวคลีโอไทด์อิสระที่มีอยู่ในปริมาณมากในแต่ละเซลล์ ด้วยเหตุนี้ แทนที่จะเป็น "โมเลกุลของพ่อแม่" จึงเกิด "ลูกสาว" สองคนขึ้น ซึ่งมีองค์ประกอบและโครงสร้างเหมือนกัน และรหัส DNA จะกลายเป็นรหัสดั้งเดิม กระบวนการนี้เป็นสารตั้งต้นของการแบ่งเซลล์ ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรมทั้งหมดจากเซลล์แม่ไปยังเซลล์ลูกสาวตลอดจนรุ่นต่อ ๆ ไปทั้งหมด

รหัสยีนอ่านอย่างไร?

ทุกวันนี้ ไม่เพียงแต่คำนวณมวลของโมเลกุล DNA เท่านั้น แต่ยังสามารถค้นหาข้อมูลที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งนักวิทยาศาสตร์ไม่เคยมีมาก่อน ตัวอย่างเช่น คุณสามารถอ่านข้อมูลเกี่ยวกับวิธีที่ร่างกายใช้เซลล์ของตัวเอง แน่นอน ในตอนแรกข้อมูลนี้อยู่ในรูปแบบที่เข้ารหัสและมีรูปแบบของเมทริกซ์ที่แน่นอน ดังนั้นจึงต้องถูกส่งไปยังผู้ให้บริการพิเศษ ซึ่งก็คือ RNA กรดไรโบนิวคลีอิกสามารถซึมเข้าไปในเซลล์ผ่านเยื่อหุ้มนิวเคลียสและอ่านข้อมูลที่เข้ารหัสอยู่แล้วภายใน ดังนั้น RNA จึงเป็นพาหะของข้อมูลที่ซ่อนอยู่จากนิวเคลียสไปยังเซลล์ และแตกต่างจาก DNA ตรงที่มันมีไรโบสแทนที่จะเป็นดีออกซีไรโบส และยูราซิลแทนไทมีน นอกจากนี้ RNA ยังเป็นสายเดี่ยว

การสังเคราะห์อาร์เอ็นเอ

การวิเคราะห์ดีเอ็นเอในเชิงลึกพบว่าหลังจากที่อาร์เอ็นเอออกจากนิวเคลียส มันก็จะเข้าสู่ไซโตพลาสซึม ซึ่งมันสามารถรวมเป็นแม่แบบในไรโบโซม (ระบบเอนไซม์พิเศษ) ตามข้อมูลที่ได้รับ พวกเขาสามารถสังเคราะห์ลำดับที่เหมาะสมของกรดอะมิโนโปรตีน ไรโบโซมเรียนรู้จากรหัสแฝดว่าสารประกอบอินทรีย์ชนิดใดที่จำเป็นต้องยึดติดกับสายโปรตีนที่เกิดขึ้นใหม่ กรดอะมิโนแต่ละชนิดมีแฝดสามเฉพาะของมันเอง ซึ่งเข้ารหัสมัน

หลังจากการก่อตัวของสายโซ่เสร็จสมบูรณ์ มันได้รูปแบบเชิงพื้นที่เฉพาะและกลายเป็นโปรตีนที่ทำหน้าที่เกี่ยวกับฮอร์โมน การสร้าง เอนไซม์ และการทำงานอื่นๆ สำหรับสิ่งมีชีวิตใด ๆ มันเป็นผลิตภัณฑ์ยีน มันมาจากมันที่มีการกำหนดคุณสมบัติคุณสมบัติและการแสดงออกของยีนทุกประเภท

ยีน

ประการแรก กระบวนการจัดลำดับได้รับการพัฒนาโดยมีวัตถุประสงค์เพื่อให้ได้ข้อมูลเกี่ยวกับจำนวนยีนที่โครงสร้างของโมเลกุลดีเอ็นเอมี และถึงแม้ว่าการวิจัยจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ก้าวหน้าในเรื่องนี้ได้ไกล แต่ก็ยังไม่สามารถทราบจำนวนที่แน่นอนได้

ไม่กี่ปีที่ผ่านมา สันนิษฐานว่าโมเลกุลดีเอ็นเอประกอบด้วยยีนประมาณ 100,000 ยีน ต่อมาเล็กน้อย ตัวเลขลดลงเหลือ 80,000 และในปี 1998 นักพันธุศาสตร์ระบุว่ามียีนเพียง 50,000 ยีนที่มีอยู่ใน DNA เดียว ซึ่งมีเพียง 3% ของความยาวทั้งหมดของ DNA แต่พวกเขาประทับใจกับข้อสรุปล่าสุดของนักพันธุศาสตร์ ตอนนี้พวกเขาอ้างว่าจีโนมประกอบด้วย 25-40,000 หน่วยที่กล่าวถึง ปรากฎว่า DNA โครโมโซมเพียง 1.5% มีหน้าที่ในการเข้ารหัสโปรตีน

การวิจัยไม่ได้หยุดเพียงแค่นั้น ทีมผู้เชี่ยวชาญด้านพันธุวิศวกรรมคู่ขนานพบว่าจำนวนยีนในหนึ่งโมเลกุลมี 32,000 ตัวพอดี อย่างที่คุณเห็น ยังคงเป็นไปไม่ได้ที่จะได้คำตอบที่ชัดเจน ความขัดแย้งมากเกินไป นักวิจัยทุกคนพึ่งพาการค้นพบของพวกเขาเท่านั้น

มีวิวัฒนาการหรือไม่?

แม้ว่าข้อเท็จจริงที่ว่าไม่มีหลักฐานการวิวัฒนาการของโมเลกุล (เนื่องจากโครงสร้างของโมเลกุลดีเอ็นเอมีความเปราะบางและมีขนาดเล็ก) นักวิทยาศาสตร์ยังคงตั้งสมมติฐานไว้อย่างหนึ่ง จากข้อมูลในห้องปฏิบัติการ พวกเขาเปล่งเสียงเวอร์ชันของเนื้อหาต่อไปนี้: โมเลกุลในระยะเริ่มต้นของการปรากฏตัวของมันมีรูปแบบของเปปไทด์ที่จำลองตัวเองอย่างง่าย ซึ่งรวมถึงกรดอะมิโนมากถึง 32 ตัวที่มีอยู่ในมหาสมุทรโบราณ

หลังจากการจำลองตัวเองเนื่องจากพลังของการคัดเลือกโดยธรรมชาติ โมเลกุลมีความสามารถในการป้องกันตัวเองจากผลกระทบขององค์ประกอบภายนอก พวกเขาเริ่มมีชีวิตที่ยืนยาวขึ้นและแพร่พันธุ์เป็นจำนวนมาก โมเลกุลที่พบว่าตัวเองอยู่ในฟองไขมันมีโอกาสที่จะแพร่พันธุ์ตัวเองทุกครั้ง อันเป็นผลมาจากชุดของวัฏจักรที่ต่อเนื่องกัน ฟองไขมันจึงเกิดขึ้นในรูปแบบของเยื่อหุ้มเซลล์ และมีเพียงอนุภาคที่รู้จักกันดีเท่านั้น ควรสังเกตว่าวันนี้ทุกส่วนของโมเลกุลดีเอ็นเอมีโครงสร้างที่ซับซ้อนและทำงานได้ดี ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ยังไม่ได้ศึกษาคุณลักษณะทั้งหมดทั้งหมด

โลกสมัยใหม่

เมื่อเร็วๆ นี้ นักวิทยาศาสตร์จากอิสราเอลได้พัฒนาคอมพิวเตอร์ที่สามารถทำงานได้หลายล้านล้านครั้งต่อวินาที วันนี้เป็นรถที่เร็วที่สุดในโลก ความลับทั้งหมดอยู่ที่ความจริงที่ว่าอุปกรณ์ที่เป็นนวัตกรรมใหม่นั้นทำงานจาก DNA อาจารย์บอกว่าในอนาคตอันใกล้ คอมพิวเตอร์ดังกล่าวจะสามารถผลิตพลังงานได้ด้วยซ้ำ

ผู้เชี่ยวชาญจากสถาบัน Weizmann ใน Rehovot (อิสราเอล) เมื่อหนึ่งปีที่แล้วได้ประกาศการสร้างคอมพิวเตอร์โมเลกุลที่ตั้งโปรแกรมได้ ซึ่งประกอบด้วยโมเลกุลและเอ็นไซม์ พวกเขาแทนที่ไมโครชิปซิลิกอนด้วย จนถึงปัจจุบันทีมงานได้ก้าวไปข้างหน้า ตอนนี้มีเพียงโมเลกุล DNA เดียวเท่านั้นที่สามารถให้ข้อมูลที่จำเป็นแก่คอมพิวเตอร์และจัดหาเชื้อเพลิงที่จำเป็น

"นาโนคอมพิวเตอร์" ทางชีวเคมีไม่ใช่นิยาย แต่มีอยู่แล้วในธรรมชาติและปรากฏอยู่ในทุกสิ่งมีชีวิต แต่บ่อยครั้งพวกเขาไม่ได้ถูกควบคุมโดยผู้คน บุคคลยังไม่สามารถดำเนินการกับจีโนมของพืชใด ๆ เพื่อคำนวณตัวเลข "Pi"

แนวคิดในการใช้ DNA ในการจัดเก็บ/ประมวลผลข้อมูลได้เกิดขึ้นครั้งแรกกับบรรดานักวิทยาศาสตร์ในปี 1994 ตอนนั้นเองที่โมเลกุลถูกใช้เพื่อแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์อย่างง่าย ตั้งแต่นั้นมา กลุ่มวิจัยจำนวนหนึ่งได้เสนอโครงการต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับคอมพิวเตอร์ดีเอ็นเอ แต่ที่นี่ความพยายามทั้งหมดขึ้นอยู่กับโมเลกุลพลังงานเท่านั้น คุณไม่สามารถมองเห็นคอมพิวเตอร์เครื่องดังกล่าวด้วยตาเปล่าได้ มันดูเหมือนสารละลายน้ำใสในหลอดทดลอง ไม่มีชิ้นส่วนทางกลอยู่ในนั้น แต่มีอุปกรณ์ชีวโมเลกุลหลายล้านล้านชิ้น - และนี่เป็นเพียงของเหลวหยดเดียว!

ดีเอ็นเอของมนุษย์

ดีเอ็นเอของมนุษย์ชนิดใดที่ผู้คนเริ่มตระหนักในปี 1953 เมื่อนักวิทยาศาสตร์สามารถแสดงให้โลกเห็นถึงแบบจำลองของดีเอ็นเอแบบสองสาย ด้วยเหตุนี้ เคิร์กและวัตสันจึงได้รับรางวัลโนเบล เนื่องจากการค้นพบครั้งนี้กลายเป็นพื้นฐานในศตวรรษที่ 20

แน่นอน เมื่อเวลาผ่านไป พวกเขาพิสูจน์ว่าไม่เพียงแต่ในเวอร์ชันที่เสนอเท่านั้น โมเลกุลของมนุษย์ที่มีโครงสร้างสามารถมีลักษณะเช่นนี้ได้ หลังจากการวิเคราะห์ DNA ที่มีรายละเอียดมากขึ้น พวกเขาค้นพบรูปแบบ A-, B- และ Z- สำหรับมือซ้าย แบบฟอร์ม A- มักเป็นข้อยกเว้นเนื่องจากจะเกิดขึ้นเฉพาะในกรณีที่ไม่มีความชื้น แต่สิ่งนี้เป็นไปได้เฉพาะในการศึกษาในห้องปฏิบัติการ สำหรับสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ สิ่งนี้ผิดปกติ ในเซลล์ที่มีชีวิต กระบวนการดังกล่าวไม่สามารถเกิดขึ้นได้

รูปร่าง B เป็นแบบคลาสสิกและเป็นที่รู้จักในชื่อโซ่มือขวาคู่ แต่รูปตัว Z ไม่เพียงบิดไปข้างหลัง ไปทางซ้าย แต่ยังมีลักษณะซิกแซกมากกว่าด้วย นักวิทยาศาสตร์ยังได้ระบุรูปแบบ G-quadruplex ในโครงสร้างไม่ใช่ 2 แต่มี 4 เธรด ตามที่นักพันธุศาสตร์ รูปแบบนี้เกิดขึ้นในพื้นที่ที่มีกัวนีนในปริมาณที่มากเกินไป

ดีเอ็นเอเทียม

ทุกวันนี้ DNA เทียมมีอยู่แล้วซึ่งเป็นสำเนาที่เหมือนกันกับของจริง มันทำซ้ำโครงสร้างของเกลียวคู่ตามธรรมชาติอย่างสมบูรณ์แบบ แต่แตกต่างจากโพลีนิวคลีโอไทด์ดั้งเดิมในเทียมนั้นมีนิวคลีโอไทด์เพิ่มเติมเพียงสองตัวเท่านั้น

เนื่องจากการพากย์เสียงถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของข้อมูลที่ได้รับจากการศึกษา DNA จริงในรูปแบบต่างๆ จึงสามารถคัดลอก จำลองตัวเอง และพัฒนาได้ ผู้เชี่ยวชาญได้ทำงานเกี่ยวกับการสร้างโมเลกุลเทียมดังกล่าวมาประมาณ 20 ปีแล้ว ผลที่ได้คือสิ่งประดิษฐ์ที่น่าอัศจรรย์ที่สามารถใช้รหัสพันธุกรรมในลักษณะเดียวกับดีเอ็นเอธรรมชาติ

ในสี่ฐานไนโตรเจนที่มีอยู่ พันธุศาสตร์เพิ่มอีกสองเบสซึ่งสร้างขึ้นโดยวิธีการดัดแปลงทางเคมีของเบสธรรมชาติ DNA ประดิษฐ์นั้นค่อนข้างสั้นต่างจากธรรมชาติ ประกอบด้วยคู่เบสเพียง 81 คู่ อย่างไรก็ตาม มันยังทำซ้ำและพัฒนา

การจำลองแบบของโมเลกุลที่ได้รับเทียมเกิดขึ้นเนื่องจากปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรส แต่จนถึงขณะนี้สิ่งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นอย่างอิสระ แต่ผ่านการแทรกแซงของนักวิทยาศาสตร์ พวกมันเพิ่มเอ็นไซม์ที่จำเป็นอย่างอิสระให้กับ DNA ที่กล่าวถึง โดยวางไว้ในตัวกลางที่เป็นของเหลวที่เตรียมไว้เป็นพิเศษ

ผลสุดท้าย

กระบวนการและผลลัพธ์สุดท้ายของการพัฒนา DNA อาจได้รับอิทธิพลจากปัจจัยต่างๆ เช่น การกลายพันธุ์ ซึ่งทำให้ต้องมีการศึกษาตัวอย่างสสารเพื่อให้ผลการวิเคราะห์มีความน่าเชื่อถือและเชื่อถือได้ ตัวอย่างคือการทดสอบความเป็นพ่อ แต่ไม่มีใครชื่นชมยินดีที่เหตุการณ์เช่นการกลายพันธุ์นั้นหายาก อย่างไรก็ตาม ตัวอย่างของเรื่องจะถูกตรวจสอบซ้ำเสมอเพื่อให้ได้ข้อมูลที่ถูกต้องมากขึ้นตามการวิเคราะห์

ดีเอ็นเอของพืช

ต้องขอบคุณการจัดลำดับเทคโนโลยีขั้นสูง (HTS) จึงมีการปฏิวัติในด้านจีโนม - การแยก DNA ออกจากพืชก็เป็นไปได้เช่นกัน แน่นอนว่าการได้มาซึ่งน้ำหนักโมเลกุลของ DNA คุณภาพสูงจากวัสดุจากพืชทำให้เกิดปัญหาบางประการ เนื่องจากมีสำเนาของไมโทคอนเดรียและคลอโรพลาสต์ของ DNA จำนวนมาก รวมถึงพอลิแซ็กคาไรด์และสารประกอบฟีนอลิกในระดับสูง ในกรณีนี้ มีการใช้วิธีการที่หลากหลายเพื่อแยกโครงสร้างที่เรากำลังพิจารณา

พันธะไฮโดรเจนใน DNA

พันธะไฮโดรเจนในโมเลกุล DNA มีหน้าที่ในการดึงดูดแม่เหล็กไฟฟ้าที่สร้างขึ้นระหว่างอะตอมไฮโดรเจนที่มีประจุบวก ซึ่งติดอยู่กับอะตอมที่เป็นไฟฟ้า ปฏิกิริยาไดโพลนี้ไม่ตกอยู่ภายใต้เกณฑ์ของพันธะเคมี แต่มันสามารถรับรู้ระหว่างโมเลกุลหรือในส่วนต่าง ๆ ของโมเลกุลนั่นคือภายในโมเลกุล

อะตอมไฮโดรเจนติดอยู่กับอะตอมอิเล็กโตรเนกาทีฟซึ่งเป็นผู้ให้พันธะนี้ อะตอมของอิเลคโตรเนกาทีฟอาจเป็นไนโตรเจน ฟลูออรีน ออกซิเจน โดยการกระจายอำนาจ - ดึงดูดเมฆอิเล็กตรอนจากนิวเคลียสของไฮโดรเจนมาที่ตัวมันเอง และทำให้อะตอมของไฮโดรเจนมีประจุ (บางส่วน) ในทางบวก เนื่องจากขนาดของ H มีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับโมเลกุลและอะตอมอื่น ประจุจึงมีขนาดเล็ก

ถอดรหัส DNA

ก่อนถอดรหัสโมเลกุลดีเอ็นเอ นักวิทยาศาสตร์ต้องรับเซลล์จำนวนมากก่อน สำหรับงานที่แม่นยำและประสบความสำเร็จสูงสุด คุณต้องมีงานประมาณหนึ่งล้านชิ้น ผลลัพธ์ที่ได้รับระหว่างการศึกษาจะถูกเปรียบเทียบและบันทึกอย่างต่อเนื่อง ทุกวันนี้ การจัดลำดับจีโนมไม่ใช่เรื่องยากอีกต่อไป แต่เป็นขั้นตอนที่เหมาะสม

แน่นอน การถอดรหัสจีโนมของเซลล์เดียวเป็นการฝึกปฏิบัติที่ไม่เหมาะสม ข้อมูลที่ได้รับจากการศึกษาดังกล่าวไม่เป็นที่สนใจของนักวิทยาศาสตร์ แต่สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าวิธีการถอดรหัสที่มีอยู่ทั้งหมดในปัจจุบัน แม้จะมีความซับซ้อน แต่ก็ไม่มีประสิทธิภาพเพียงพอ พวกมันจะช่วยให้คุณอ่าน DNA ได้เพียง 40-70%

อย่างไรก็ตาม อาจารย์ของ Harvard เพิ่งประกาศวิธีการที่ 90% ของจีโนมสามารถถอดรหัสได้ เทคนิคนี้มีพื้นฐานมาจากการเพิ่มโมเลกุลไพรเมอร์ไปยังเซลล์ที่แยกได้ โดยเริ่มการจำลองแบบดีเอ็นเอ แต่วิธีการนี้ยังไม่ถือว่าประสบความสำเร็จแต่ยังต้องมีการกลั่นกรองก่อนที่จะนำไปใช้ในทางวิทยาศาสตร์อย่างเปิดเผย