Молекулярно-генетический уровень.

Элементарными структурами на этом уровне организации жизни являются гены, а элементарными явлениями —конвариантная редупликация, внутриклеточный перенос генетической информации.

ДНК представляет собой двухцепочечный биологический полимер, мономерами которого являются нуклеотиды, содержащие азотистое основание (аденин, тимин, гуанин или цитозин), дезоксирибозу и остаток фосфорной кислоты. Полинуклеотидные цепи молекулы ДНК антипараллельны и соединены друг с другом водородными связями по принципу комплементарности. При этом против нуклеотида, содержащего аденин, всегда расположен нуклеотид, содержащий тимин другой цепи, а против гуанина – цитозин.

Функции ДНК: хранение наследственной информации, передача генетической информации из поколения в поколение, передача информации о структуре белков из ядра в цитоплазму.

РНК – одноцепочечный линейный нерегулярный биологический полимер, мономерами которого являются нуклеотиды, содержащие азотистое основание (аденин, урацил, гуанин или цитозин), рибозу и остаток фосфорной кислоты. Существует по крайней мере 4 типа РНК:

- и-РНК (информационная) – комплементарная копия участка молекулы ДНК, несущая информацию о последовательности аминокислот в конкретной белковой молекуле.

- р-РНК (рибосомальная), входящая в состав рибосом, участвующих в биосинтезе белка.

т-РНК (транспортная) – переносит определенные аминокислоты к месту синтеза белка в рибосомах.

Главным явлением на этом уровне организации живых организмов является реализация наследственной информации. Носитель наследственности организмов – ген.

Ген – участок молекулы ДНК, определяющий возможность развитие отдельного элементарного признака, или синтез одной белковой молекулы.

Генетический код – свойственная живым организмам единая система записи наследственной информации в виде последовательности нуклеотидов. Определяет последовательность включения аминокислот в синтезирующуюся полипептидную цепь в соответствии с последовательностью нуклеотидов ДНК гена. В узком смысле генетический код – словарь кодонов (триплетов и-РНК), кодирующих те или иные аминокислоты и знаки пунктуации процесса белкового синтеза. Общие свойства генетического кода:

- триплетность – каждая аминокислота кодируется тройкой нуклеотидов,

- неперекрываемость – кодоны одного гена не перекрываются,

- вырожденность – многие аминокислотные остатки кодируются несколькими кодонами,

- однозначность – каждый отдельный кодон кодирует только один аминокислотный остаток,

- компактность – между кодонами в и-РНК нет «запятых» - нуклеотидов, не входящих в последовательность кодонов данного гена,

- универсальность – генетический код одинаков для всех исследованных организмов.

Кодон – триплет, дискретная единица генетического кода, участок и-РНК, состоящий из трех последовательных нуклеотидов. Кодирует один аминокислотный остаток или служит сигналом для завершения или начала белкового синтеза. Из 64 кодонов 61 кодирует включение 20 аминокислот.

Все биологические организмы, известные нам на Земле, используют одинаковый тип генетического кода.

Реализация генетического кода заключается в биосинтезе белка.

1 этап. Репликация – удвоение молекул ДНК.

2 этап. Транскрипция – перевод информации из последовательности кодонов ДНК в последовательность кодонов и-РНК. Происходит путем матричного синтеза по принципу комплементарности и-РНК на одной из цепей ДНК.

3 этап. Трансляция – перевод информации из последовательности кодонов и-РНК в последовательность аминокислот полипептидной цепи. Осуществляется путем подбора антикодонов т-РНК к кодонам и-РНК. При этом, если антикодон комплементарен кодону, то аминокислота, принесенная т-РНК, включается в полипептидную цепь. Трансляция осуществляется при участии рибосом, которые последовательно делают кодоны и-РНК доступными для контакта с антикодонами т-РНК.

Все эти процессы в живых клетках протекают очень быстро. Так, на самосборку ДНК, состоящей примерно из 40 тысяч пар нуклеотидов, требуется всего 100 с. Белок, содержащий тысячи аминокислот, в живой клетке синтезируется за 5 — б мин.

Редупликация, основанная на матричном копировании, делает возможным сохранение не только генетической нормы, но и отклонений от нее, т.е. мутаций (основа процесса эволюции).

Основной теорией уровня является хромосомная теория наследственности.