2. Генетическая информация.

Генетическая информация, заложенная в наследственных структурах организмов (в хромосомах, цитоплазме, клеточных органеллах), получаемая от предков в виде совокупности генов информация о составе, строении и характере обмена составляющих организм веществ (прежде всего белков) и нуклеиновых кислот и связанных с ними функциях. У многоклеточных форм при половом размножении генетическая информация передается из поколения в поколение через посредство половых клеток — гамет, единственная функция которых — передача и хранение генетической информации. Генетическая информация заключена преимущественно в хромосомах, где она зашифрована в определённой линейной последовательности нуклеотидов в молекулах ДНК.

Генетическая информация реализуется в ходе развития особи — передачей генетической информации от гена к признаку. Все клетки организма возникают в результате делений единственной исходной клетки — зиготы и потому имеют один и тот же набор генов — потенциально одну и ту же генетическую информацию. Специфичность клеток разных тканей определяется тем, что в них активны разные гены, т. е. реализуется не вся генетическая информация, а только её часть, необходимая для функционирования данной ткани.

Полинуклеотидная последовательность ДНК практически у всех организмов (исключение составляют РНК-содержащие вирусы) является первичным носителем генетической информации. Иными словами, той суммы сведений, которая необходима для существования какого-либо организма в определенных условиях среды, а также для воспроизведения себе подобных.

3. Генетический код.

Это система зашифровки наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот, реализующаяся у животных, растений, бактерий и вирусов в виде последовательности нуклеотидов. В природных нуклеиновых кислотах (Белки), ДНК и РНК встречаются 5 распространённых типов нуклеотидов (по 4 в каждой нуклеиновой кислоте), различающихся по входящему в их состав азотистому основанию.

В ДНК встречаются основания: Аденин (А), Гуанин (Г), Цитозин (Ц), Тимин (Т);

В РНК вместо Тимина присутствует Урацил (У).

Между азотистыми основаниями двух цепей ДНК возникают водородные связи.

Количество таких связей между разными азотистыми основаниями неодинаково.

Вследствие этого они могут соединяться только попарно: А одной цепи всегда связан двумя водородными связями с Т другой, а Г - тремя водородными связями с Ц.

4. Синтез белков

Синтез белков - внутриклеточное производство белков из аминокислот.

Для реализации генетической информации, должны пройти два процесса транскрипция и трансляция. 

Транскрипция это процесс, при котором информация, записанная на ДНК переноситься на РНК, используя последовательность нуклеотидов. Другими словами ДНК является матрицей для синтеза молекулы РНК. Этот процесс происходит в ядре клетки. С помощью фермента полимераза на матрице ДНК формируется одноцепочечная информационная РНК (и-РНК). Это происходит по принципу комплементарности, что означает строгое соответствие нуклеотидов друг другу. Аденин соответствует тимину, гуанин - цитозину. Таким образом, если в молекуле ДНК первый нуклеотид гуанин, то в молекуле РНК первым будет цитозин. Однако аденин в ДНК соответствует уроцилу в РНК, так как в РНК нет нуклеотида тимин. 

Информационная РНК это копия не всей молекулы ДНК, а только одной ее маленькой части - определенного гена. 

Как же фермент полимераза узнает, откуда нужно начать копирование и-РНК и когда закончить? Для этого существуют специальные участки гена. Начало транскрипции происходит от точки, которая называется промотор. Это специальная последовательность нуклеотидов, которую «узнает» полимераза. Заканчивается синтез и-РНК, когда полимераза встречает другую последовательность нуклеотидов, своеобразный знак «Стоп». Образовавшаяся молекула и-РНК направляется из ядра к рибосомам. 

В рибосомах следует процесс трансляции информации полученной РНК для синтеза аминокислот, другими словами - расшифровка с языка нуклеотидов на язык аминокислот.

На первом этапе синтеза белка участвует еще одна РНК, которая называется транспортной, или т-РНК. Ее нуклеотидная цепь свернута в виде листка клевера. Функция т-РНК - транспорт нужных аминокислот к месту синтеза белка. Как это происходит?

На вершине т-РНК расположен определенный триплет нуклеотидов, который определяет, какая аминокислота присоединится к черешку клевера. Для каждой аминокислоты существует своя т-РНК. 

Рибосома начинает синтез белка с первого триплета на и-РНК. Рибосомы нанизываются на и-РНК как бусинки и передвигаются шажками. Такую структуру из нескольких рибосом называют - полисома. К рибосоме подходят множество т-РНК, несущих аминокислоты и «сверяют» триплет, который находится на их вершине с триплетом на котором в данном моменте находится рибосома. Если триплеты комплементарны, то транспортная РНК присоединяется к и-РНК. 

На втором этапе, с помощью специального «приказа» записанного в рибосоме, т-РНК отрывается, оставляя свою аминокислоту. А на третьем этапе специальный ферментсинтетаза прикрепляет аминокислоту к образующемуся полипептиду. Транспортная РНК устремляется за следующей аминокислотой, а рибосома делает маленький шажок к следующему триплету. И цикл повторяется вновь, до тех пор, пока рибосома не достигнет конца и-РНК - тогда синтез одной молекулы белка завершен. 

В рибосомах синтез белка идет постоянно, это своеобразные фабрики по производству белка. В организме человека синтез белка происходит за несколько минут, а в промышленных условиях синтез белка занимает много времени и средств.

Трансляция заключается в отождествлении каждой амино­кислоты синтезируемого полипептида с определенной последова­тельностью из трех нуклеотидов в мРНК. В этом процессе декодирования важную роль играют два вида посредников. В клетках существует специальный набор ферментов — аминоацил- тРНК-синтетаз, при помощи которых аминокислота присоединя­ется к соответствующей молекуле тРНК. Это является необ­ходимой предпосылкой безошибочного хода биосинтеза белков, так как молекулы тРНК играют роль второго посредника и находят с помощью своих антикодонов соответствующие кодоны мРНК по принципу спаривания оснований.