Международный союз охраны природы

При обработке определенными химическими реа-

Рис. 13. Схематически показано, как белок свертывается в глобулу. Полярные боковые группы аминокислот стремятся расположиться на наружной поверхности белка, где могут взаимодействовать с водой. Неполярные боковые группы аминокислот расположены внутри, где образуют “спрятанное” от воды гидрофобное “ядро”

гентами белок можно развернуть, т.е. денатурировать; при прекращении действия денатурирующего реагента он обычно самопроизвольно возвращается к исходной конформации. Это говорит о том, что вся необходимая информация для определения формы белка содержится в самой последовательности аминокислот.

Органические молекулы, в отличие от неорганических, обладают и другими удивительными свойствами. Молекулы ДНК и РНК обладают способностью создавать копии себе подобных полимерных молекул. Это связано со способностью органических полимеров нуклеотидов служить матрицей для синтеза второго полимера, составленного из другого типа нуклеотидов. Подобные матричные свойства основаны на специфическом, так называемом комплементарном связывании полинуклеотидов друг с другом. Например, полимер Poly U способствует образованию Poly A, встраивая вдоль своей цепи необходимые субъединицы (рис. 14).

Рис. 14. Нуклеотиды способны связываться друг с другом (причем G предпочтительно связывается с C, а A – с U) при помощи сравнительно слабых химических связей (слева). Такое связывание позволяет одному полинуклеотиду служить матрицей для синтеза другого (справа)

Спаривание комплементарных нуклеотидов сыграло решающую роль в возникновении жизни на Земле. Это можно рассмотреть на простейшем примере полинуклеотида, подобного РНК и содержащего урацил (U), аденин (А), цитозин (С) и гуанин (G). Благодаря комплементарному спариванию оснований –А с U и G с С – при добавлении РНК к смеси активированных нуклеотидов в условиях, благоприятствующих полимеризации, синтезируется новая молекула РНК, последовательность нуклеотидов которой комплементарна последовательности нуклеотидов в исходной РНК. Таким образом, новые молекулы представляют собой как бы слепок исходной молекулы, каждому А которой соответствует U в копии и т.д. (рис. 15). На первой стадии информация, содержащаяся в последовательности исходной цепи РНК, сохраняется в новообразованных комплементарных цепях. На второй стадии копирование с использованием комплементарной цепи в качестве матрицы восстанавливает исходную последовательность.

Рис. 15. Репликация последовательности полинуклеотида

(здесь – молекулы РНК)

На стадии 1 исходная молекула РНК служит матрицей для образования молекулы РНК с комплементарной последовательностью. На стадии 2 эта комплементарная молекула в свою очередь служит матрицей для образования молекулы РНК с исходной последовательностью. Поскольку каждая матрица способна произвести много комплементарных копий, эти реакции могут привести к “размножению” исходной последовательности

Механизмы комплементарного матричного копирования изящны и просты, они занимают центральное место в процессах переноса информации в биологических системах. Генетическая информация каждой клетки закодирована в последовательности оснований ее полинуклеотидов; эта информация передается из поколения в поколение, благодаря комплементарному спариванию оснований.

Важнейшей молекулой такого типа, несущей генетическую информацию, является дезоксирибонуклеиновая кислота – ДНК. Такое представление о ней возникло в научных кругах сравнительно недавно – в 40-50-х годах этого столетия. Собственно, и раньше было очевидно, что каждое зернышко или оплодотворенная яйцеклетка должны содержать скрытый план или схему развития организма. Поэтому возникла генетика, в основу которой легли представления о генах – невидимых содержащих информацию элементах, равномерно распределяемых между двумя дочерними клетками при каждом клеточном делении. Перед делением клетка должна сделать копию генов, чтобы передать дочерним клеткам полный их набор. Гены спермия и яйцеклетки передают наследственную информацию от поколения к поколению. Но что же это за молекула, которая могла храниться в клетке, направлять процесс развития организма и быть в то же время способной к точному и практически неограниченному самокопированию? В конце ХIХ века биологи обнаружили, что хромосомы, которые становятся различимыми в ядре клетки в начале деления, являются носителями генетической информации. Но данные о том, что веществом, из которого состоят гены является ДНК хромосом, были получены значительно позже при изучении бактерий.

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