Наследственность и изменчивость – фундаментальные свойства живого. Общее понятие о генетическом материале и его свойствах

Наследственность — это неотъемлемое свойство всех живых существ сохранять и передавать в ряду поколений характерные для вида или популяции особенности строения, функционирования и развития. Наследственность обеспечивает постоянство и многообразие форм жизни и лежит в основе передачи наследственных задатков, ответственных за формирование признаков и свойств организма. Благодаря наследственности некоторые виды (например, кистеперая рыба латимерия, жившая в девонском периоде) оставались почти неизменными на протяжении сотен миллионов лет, воспроизводя за это время огромное количество поколений.

В то же время в природе существуют различия между особями как разных видов, так и одного и того же вида, сорта, породы и т. д. Это свидетельствует о том, что наследственность неразрывно связана с изменчивостью.

Изменчивость — способность организмов в процессе онтогенеза приобретать новые признаки и терять старые. Изменчивость выражается в том, что в любом поколении отдельные особи чем-то отличаются и друг от друга, и от своих родителей. Причиной этого является то, что признаки и свойства любого организма есть результат взаимодействия двух факторов: наследственной информации, полученной от родителей, и конкретных условий внешней среды, в которых шло индивидуальное развитие каждой особи. Поскольку условия среды никогда не бывают одинаковыми даже для особей одного вида или сорта (породы), становится понятным, почему организмы, имеющие одинаковые генотипы, часто заметно отличаются друг от друга по фенотипу, т. е. по внешним признакам.

Таким образом, наследственность, будучи консервативной, обеспечивает сохранение признаков и свойств организмов на протяжении многих поколений, а изменчивость обусловливает формирование новых признаков в результате изменения генетической информации или условий внешней среды.

Наследственность и изменчивость тесно связаны с эволюцией. В процессе филогенеза органического мира эти два противоположных свойства находятся в неразрывном диалектическом единстве. Новые свойства организма появляются только благодаря изменчивости, но она лишь тогда может играть роль в эволюции, когда появившиеся изменения сохраняются в последующих поколениях, то есть наследуются.

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). Роль хранителя наследственной информации у всех клеток – животных и растительных – принадлежит ДНК. Схема строения ДНК изображена на рисунке [74]. Молекула ДНК представляет собой две спирально закрученные одна вокруг другой нити. Ширина такой двойной спирали ДНК невелика, около 2 нм. Длина же ее в десятки тысяч раз больше – она достигает сотен тысяч нанометров. Между тем самые крупные белковые молекулы в развернутом виде достигают в длину не более 100-200 нм. Таким образом, вдоль молекулы ДНК могут быть уложены одна за другой тысячи белковых молекул. Молекулярная масса ДНК соответственно исключительно велика – она достигает десятков и даже сотен миллионов.

Рибонуклеиновые кислоты (РНК). Структуры РНК сходны со структурами ДНК. РНК, как и ДНК, полинуклеотиды, но, в отличие от ДНК, молекула РНК одноцепочечная. Как и в ДНК, структура РНК создается чередованием четырех типов нуклеотидов, но состав нуклеотидов РНК несколько отличается от нуклеотидов ДНК, т. е. углевод в РНК не дезоксирибоза, а рибоза, отсюда и название РНК – рибонуклеиновая кислота. Кроме того, в РНК вместо азотистого основания тимина входит другое, близкое по строению основание, называемое урацилом (У).

В клетке имеется несколько видов РНК. Все они участвуют в синтезе белка. Первый вид – транспортные РНК (т-РНК). Это самые маленькие по размерам РНК. Они связывают аминокислоты и транспортируют их к месту синтеза белка. Второй вид – информационные РНК (и-РНК) . По размерам они раз в 10 больше т-РНК. Их функция состоит в переносе информации о структуре белка от ДНК к месту синтеза белка. Третий вид – рибосомные РНК (р-РНК). Они имеют наибольшие размеры молекулы и входят в состав рибосом.

Функции ДНК. Дезоксирибонуклеиновая кислота выполняет функцию хранилища генетической информации. Именно в последовательности ее нуклеотидов «спрятаны» все белки нашего организма. В ДНК они не только хранятся, но и хорошо защищены. И даже если при копировании происходит ошибка, она будет исправлена. Таким образом, весь генетический материал сохранится и дойдет до потомства. Для того чтобы передать информацию потомкам, ДНК имеет способность удваиваться. Этот процесс называется репликацией. Сравнительная таблица РНК и ДНК покажет нам, что другая нуклеиновая кислота не умеет так делать. Но зато у нее много других функций.

Функции РНК Каждый вид РНК выполняет свои функции: транспортная рибонуклеиновая кислота осуществляет доставку аминокислот к рибосомам, где из них делают белки. тРНК не только приносит строительный материал, она также участвует в узнавании кодона. И от ее работы зависит, насколько правильно будет строиться белок. Информационная РНК считывает информацию с ДНК и переносит ее к месту синтеза белков. Там она прикрепляется к рибосоме и диктует порядок аминокислот в белке. Рибосомальная РНК обеспечивает целостность структуры органеллы, регулирует работу всех функциональных центров. Вот и еще одно сходство ДНК и РНК: обе они заботятся о генетической информации, которую несет в себе клетка.