история открытия нк

1. История открытия нуклеиновых кислот

2.

Нуклеиновые кислоты (НК) входят в состав клеток всех живых
организмов. Они играют главную роль в хранении, передаче
наследственной информации и ее реализации в процесса
синтеза белков.

3.

Открытие нуклеиновых кислот принадлежит швейцарскому
химику Фридриху Мишеру, который продолжительное время
изучал ядра лейкоцитов, входящих в состав гноя. Кропотливая
работа замечательного исследователя увенчалась успехом.
В 1869 г. Ф. Мишер обнаружил в лейкоцитах новое химическое
соединение, которое назвал нуклеином (лат. nucleus — ядро).
Дальнейшие
исследования
показали,
что
нуклеин
представляет собой смесь нуклеиновых кислот.
Впоследствии нуклеиновые кислоты были обнаружены во всех
растительных и животных клетках, бактериях и вирусах.
Однако химическое строение нуклеиновых кислот и их
основных компонентов устанавливалось с трудом.

4.

В природе существуют два вида нуклеиновьтх кислот:
дезоксирибонуклеиновая и рибонуклеиновая. Различие
в названиях объясняется тем, что молекула ДНК
содержит сахар дезоксирибозу, а молекула РНК —
рибозу
С момента открытия нуклеиновых кислот ученые
разных стран интенсивно изучали строение и свойства
этого биоорганического соединения. Был накоплен
огромный
фактический
материал,
послуживший
основой, как для последующего исследования
нуклеиновых кислот, так и для практического
применения результатов полученных при их изучении.
В 1909 г. Фибус Левин предположил, что НК состоят из
мономеров – нуклеотидов. А в 1930 г. установил
различия нуклеотидов по типу углеводной компоненты.
НК, содержащие рибозу – РНК, дезоксирибозу – ДНК.

5.

В период с 1900 по 1930 г. проводятся работы по созданию
хромосомной теории наследственности, в основу которой положены
данные о том, что материальная структура — гены ДНК — содержат
генетическую информацию. Основоположником этой теории является
Томас Морган. Именно ему принадлежит приоритет в применении
нового биологического объекта, который в настоящее время
повсеместно используется при проведении практически всех
генетических исследований.
С 1909 г. Т. Морган начал использовать плодовую мушку дрозофилу
как объект для изучения изменения наследственных признаков и их
комбинаций. Т. Морган совместно с К. Бриджисом, Г. Меллером и А.
Стертевантом
разработал
и
экспериментально
обосновал
существовавшее в неявном виде представление о генах —
элементарных единицах наследственности и изменчивости. По имени
создателя теория получила название концепции морганизма,
согласно которой единицы наследственности имеют материальную
природу с конкретной локализацией в хромосомах ядра клеток всех
живых организмов. Морганизм является теоретической основой
хромосомной теории наследственности.

6.

В 1951 году американский ученый Эрвин Чаргафф. Исследуя состав
нуклеотидов ДНК, обнаружил определенную закономерность в
соотношении разных типов нуклеотидов. Он обнаружил, что
соотношение адениловых и тимидиловых нуклеотидов совпадает. Также
равное количество составляет гуаниловые и цитидиловые нуклеотиды.
Впоследствии данное открытие было сформулировано, как правило
Чаргаффа.

7.

В это же время английские исследователи Морис Уилкинс
и Розалинда Франклин методом рентгеноструктурного
анализа пытались определить строение нуклеиновых
кислот. Им удалось выяснить общие параметры спиральной
структуры ДНК, ее диаметр и расстояние между витками.
Параллельно
с
английскими
учеными
строение
нуклеиновых
кислот
изучали
в
Кембриджском
университете Джеймс Уотсон и Френсис Крик. Используя
все, что было известно о нуклеиновых кислотах, их
физические и химические данные, они построили в 1953
году
пространственную
модель
ДНК,
проверили
предположение, что молекула состоит из двух цепей,
который в дальнейшем получил название «принцип
комплементарности».

8.

Открытие в 1953 г. структуры и механизма функционирования ДНК в качестве
носителя наследственной информации является началом современного этапа
в изучении нуклеиновых кислот. Расшифровка строения нуклеиновых кислот,
понимание их функции способствовали значительному прогрессу в изучении
белкового синтеза.
В 50—х. годах ХХ в. в опытах с модельными системами было доказано, что
местом синтеза белка в клетке являются рибосомы. В это же время была
открыта транспортная РНК и установлена вся последовательность этапов
биосинтеза белковых молекул.
В середине 50—х. годов на основании исследованний, проведенных в
различных разделах биологии, была сформулирована концепция о том, что
гены являются участками молекулы ДНК, в которых наследственная
информация закодирована чередованием пар нуклеотидов. Был создан новый
раздел генетики - молекулярная генетика.
В середине 60-х годов исследователи Р. Холли, Г. Цахау, А. А. Баев и другие
разработали принцип определения последовательности нуклеотидов в РНК,
который лег в основу изучения структурно-функциональной организации
отдельных РНК.

9.

В 1956 г. Д. Тжио и А. Леван установили, что хромосомный набор
человека состоит из 46 хромосом. Эта дата считается датой
рождения современной цитогенетики человека. К тому времени уже
успешно культивировались клетки вне организма, применялись
особые
способы
получения
пригодных
для
проведения
хромосомного анализа метафазных пластинок, т. е. пластов клеток,
находящихся в метафазе.
В это же время ученые начали обстоятельно исследовать
хромосомные аномалии с помощью новых методов, основанных на
последних достижениях в изучении структуры нуклеиновых кислот.
Было установлено, что хромосомные болезни начинают проявляться
уже на самой ранней стадии развития зародыша, а некоторые
хромосомные нарушения вызывают его гибель. Накопление знаний
о нуклеиновых кислотах и последствиях изменений их структуры в
60—70-х годах привело к появлению в разных странах медикогенетических учреждений для оказания медицинской помощи
лицам, страдающим наследственными заболеваниями.

10.

В 1961 г. Ф. Крик сформулировал основные свойства генетического кода. Он
математически и экспериментально доказал существование кодирования
генетической информации.
В 1961 г. Ф. Жакоб и Д. Моно установили общий принцип работы оперона — группы
генов, определяющих синтез функционально связанных ферментов. Эта модель
явилась мощным стимулом в разработке практического использования знаний о
нуклеиновых кислотах, включая и развитие генной инженерии.
В 1965 г. Ф. Крик выдвинул гипотезу неоднозначного соответствия. Развитие этой
гипотезы вылилось в разработку общих принципов структуры генетического кода,
что позволило объяснить механизм соответствия кодонов аминокислотам.
Одновременно М. Ниренберг и его сотрудники экспериментально доказали, что
генетический код содержит равнозначные, как бы взаимозаменяемые кодоны. Они
обнаружили, что фенилаланиновая транспортная РНК может присоединяться к
двум различным кодонам: как к кодону урацил – урацил - урацил, так и к кодону
урацил – урацил – цитозин.

11.

Начиная с 70-х годов ХХ в. разработка методов дифференциальной
окраски хромосом для клинической цитогенетики позволила выявить
каждую хромосому в ядре клетки, дала возможность во многих случаях
судить о происхождении аномальных хромосом. Успех клинической
цитогенетики продолжает развиваться и в настоящее время: выделены
редкие наследственные заболевания, обусловленные нарушением
отдельных сегментов хромосом, а число известных наследственных
признаков у человека к 1978 г. достигло 2811.
Таким образом, история развития знаний о нуклеиновых кислотах
наглядно демонстрирует постепенный переход от феноменологии
нуклеиновых кислот к их экспериментальному и теоретическому изучению
с последующим выходом в практику.

12.

Спасибо за внимание.