Современная генетика
ADN al celor mai diverse grupuri de organisme.
Astfel, оncepвnd cu observ?ri aparte, s-a f?cut primul ?i cel mai
important pas spre formarea principiilor de baz? ale genosistematicii.
Principalul obiect pe care оl analizeaz? genosistematica este structura
molecular? a genotipului. Cu cвt organismul este mai complex, cu atвt
aparatul s?u genetic con?ine mai mult ADN.
Faptul c? structura ADN-ului este diferit? la specii diferite genereaz?
anumite dificult??i. Am mai men?ionat ce cantitate uria?? de informa?ie
con?ine o singur? molecul? de ADN. ?i dac? ne punem drept scop s? compar?m
materialul genetic al sec?rii cu cel al maz?rii, ne vom pomeni оn situa?ia
savantului, care ar оncerca s? compare sensul informa?iei ce o con?in dou?
biblioteci tematice, compuse din cвteva zeci de mii de volume fiecare ?i
scrise оntr-o limb? pe care el n-o cunoa?te.
Odat? cu evolu?ia cercet?rilor оn domeniul ingineriei genice au ap?rut,
оns?, posibilit??i noi pentru u?urarea muncii savan?ilor genosistematici.
Fragmentarea moleculelor mari de ADN ?i determinarea structurii primare a
fiec?rui fragment a accelerat оn mare m?sur? nu numai procedura secven?rii
(descifrarea succesiunii nucleotidelor) acestor molecule, ci chiar analiza
structurii fine a fiec?rei gene aparte ?i succesiunii disloc?rii lor de-a
lungul moleculelor de ADN.
15.2 Gradul de оnrudire genetic?
Care sunt metodele prin intermediul c?rora se studiaz? structura
molecular? a genotipului?
La оnceput compararea programelor genetice ale organismelor se f?cea pe
baza unei singure presupuneri, absolut logice: cu cвt genotipurile sunt mai
diverse, cu atвt frecven?a unor nucleotide aparte din ADN se deosebe?te mai
mult. Cu alte cuvinte, savan?ii au оnceput a determina diferitele organisme
conform structurii nucleotidice a ADN-urilor comparate.
Structura nucleotidic? a ADN-ului este determinat? cel mai bine prin
metoda direct?: prin hidroliz? moleculele polimere ale ADN-ului sunt
transformate оntr-o solu?ie de nucleotide ?i se determin? partea lor
molar?. Ca urmare se afl? care este frecven?a adeninei (A), guaninei (G),
citozinei (CE) ?i timinei (T) оn ADN-ul cercetat.
S? ne amintim c? aceste baze se cupleaz? selectiv: G – CE ?i A – T. Prin
urmare, bazele care formeaz? perechi se vor оntвlni cu o frecven??
constant?. Prin ce se pot deosebi atunci unii de al?ii diferi?ii ADN?
R?spunsul este univoc: ei se deosebesc dup? frecven?a acestor perechi
complementare de nucleotide ?i dup? ordinea disloc?rii lor оn molecule.
Este bine venit a exprima partea molar? a perechilor de nucleotide G – CE
?i A – T оn procente. Dac? este scris c? structura nucleotidic? a unui ADN
este 42 mol.% G–CE, оnseamn? c? la fiecare sut? de perechi de nucleotide 42
de perechi dintre acestea vor fi G – CE ?i, respectiv, 58 de perechi A -T.
Genotipurile se pot deosebi ?i dup? num?rul sumar de perechi nucleotide
din molecula ADN-ului. Aceste deosebiri оn con?inutul cantitativ al ADN-
ului sunt foarte importante: ele reflect? direct volumul informa?iei
genetice, p?strat? оn genotipul organismelor.
Metoda direct? de determinare a structurii nucleotidice a ADN-ului este
simpl? ?i comod?, de?i are ?i neajunsuri: pentru a efectua analiza e nevoie
de mult ADN, iar analiza оns??i dureaz? cвteva zile. De aceea оn acest scop
sвnt folosite uneori diferite metode indirecte. Оn laboratorul lui P. Doti
de la Universitatea Harvard (SUA) a fost studiat fenomenul denatur?rii
moleculelor ADN. Dac? vom lua o solu?ie de ADN polimer ?i o vom оnc?lzi, la
atingerea unei anumite temperaturi critice, vor оncepe s? se desfac?
leg?turile оntre cele dou? catene. Dac? temperatura va continua s? creasc?,
partea acestor leg?turi rupte va spori tot mai mult ?i оn cele din urm? se
va produce diviziunea moleculelor оn dou? jum?t??i complementare – ADN-ul
denatureaz?.
La r?cirea solu?iei ambele jum?t??i о?i vor g?si partenerul complementar
?i se va produce restabilirea structurii ini?iale a spiralei duble –
renaturarea ADN-ului.
S-a observat c? ADN-ul cu componen?? diferit? denatureaz? la temperaturi
diferite: cu cвt partea molar? a perechilor G-CE este mai mare, cu atвt
este mai mare ?i temperatura de denaturare a ADN-ului.
Pentru denaturarea structurii prin aceast? metod? se cere foarte pu?in
ADN ?i experien?a dureaz? pu?in timp. Practica sistematicii genice a
demonstrat c? determinarea structurii ADN-ului este o metod? sigur? de
determinare a asem?n?rilor ?i deosebirilor la stabilirea genotipurilor.
Printre numeroasele grupuri de animale ?i plante exist? unele cu o
morfologie foarte s?rac? ?i, prin urmare, cu un num?r mic de caractere
adev?rate pentru comparare. Cu totul alta este situa?ia cвnd orice
tr?s?tur? caracterizeaz? tot ADN-ul genotipului. Оn el se reflect? ca оntr-
o oglind? particularit??ile structurale ale tuturor genelor, care determin?
formarea fenotippului.
La toate formele оnrudite structura ADN-ului este foarte asem?n?toare,
dar asem?narea structurilor nu indic? direct asupra оnrudirii. Totodat?
gradul de deosebire ?ine direct de gradul de divergen??, de deosebire a
formelor de organisme comparate ?i grupurilor lor naturale (gen, familie,
ordin).
Pentru determinarea gradului de deosebire dup? ADN au fost propuse ?i
alte metode, bazate pe determinarea cantitativ? a combina?iilor specifice
de nucleotide, ce se оntвlnesc оn ei. Cea mai simpl? combinare este o
pereche de nucleotide care stau al?turi оn catena ADN-ului. Оn fiecare
serie de experien?e unul din cele patru tipuri de nucleotide era marcat cu
fosfor radioactiv. Compararea rezultatelor acestor experien?e oferea
posibilitatea de a determina frecven?a tuturor celor 16 combina?ii posibile
de perechi de tipul:
A–A, A–G, A–C, A–T;
T–T, T–A, T–G, T–C;
G–G, G–A, G–C, G–T;
C–C, C–A, C–G, C–T.
Cвnd determin?m frecven?a acestor combina?ii de nucleotide оn ADN, noi
proced?m deja la analiza «silabelor» оn textele programelor genetice.
Elaborarea acestei metode оn laboratorul lui A. Cornberg (SUA) a
prezentat un pas оnainte оn practica sistematicii genice. Posibilitatea
coinciden?ei ocazionale a textelor programelor genetice (dup? frecven?a
celor 16 tipuri de «silabe») este mult mai mic? decвt frecven?a unor
nucleotide aparte.
Dar, cu toate acestea, metodele de determinare a structurii ADN-ului ?i a
frecven?ei unor grupuri aparte de nucleotide sunt pu?in eficace la
compararea materialului genetic al speciilor legate strвns prin rudenie
filogenetic?.
Modific?rile оn structura ADN-ului se acumuleaz? pe parcursul evolu?iei
foarte lente, de aceea оn grupele evolutive tinere (animalele vertebrate,
plantele superioare) diferitele specii se deosebesc pu?in prin «sensul»
informa?iei genetice, оnsumate оn genotipii lor. Cunoscutul savant A.
Antonov afirm? оn acest sens c? deosebirile оn structura complexului de
gene, responsabile pentru dezvoltarea aripii liliacului ?i a mвnii omului,
sunt foarte mici ?i, de fapt, nu sunt sesizate de metodele descrise mai
sus.
Оn arsenalul metodelor genosistematicii exist? ?i metode prin intermediul
c?rora se poate cerceta ADN-ul speciilor оnrudite foarte aproape.
Оn laboratorul lui P. Dati au fost elaborate ?i bazele unei anumite
metode de comparare a structurilor diferi?ilor ADN. La elaborarea acestei
metode – «hibridizarea ADN-ului» – premiza logic? a fost foarte simpl?:
dac? la dou? organisme ADN-ul se aseam?n? mult, oare nu putem prin
denaturarea ?i renaturarea lor comun? s? ob?inem formarea de molecule, care
includ catene complementare din aceste molecule atвt de diferite, dar
asem?n?toare.
Оn componen?a unei molecule de ADN catenele opuse se deosebesc оntrucвtva
dup? con?inutul nucleotidelor purine (A, G) ?i pirimidine (C, T) ?i, prin
urmare, dup? masa lor molar?. Una dintre ele este «u?oar?» (U), iar
cealalt? – «grea» (G). Schema experien?ei poate fi prezentat? astfel:
ADN 1 (g, u) + ADN 2 (g, u) ( denaturare ( ADN 1 g + ADN 1 u + ADN 2 g +
ADN 2 u ( renaturare ( ADN 1 (g, u) + ADN 1 G, 2 u + ADN 1 u 2 g + ADN 2
(g, u).
Din aceast? schem? reiese c? la renaturare e posibil? atвt restabilirea
moleculelor ADN de tip primar, cвt ?i la formarea moleculelor hibride de
ADN.
Ca rezultat s-a descoperit c? moleculele hibride se formeaz? u?or atвt оn
timpul experien?elor cu ADN-ul de diferite tulpini ale acelea?i specii de
bacterii (colibacilul), cвt ?i cu ADN-ul speciilor de bacterii оnrudite
foarte apropiat. Cu cвt speciile sunt оnrudite mai apropiat оntre ele, cu
atвt ap?reau mai des moleculele hibride de ADN. Оn prezent aceast? metod? a
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75
