ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Наследственность и синтез специфического белка из "Микроорганизмы-продуценты биологически активных веществ" Наследственность — это способность родительских организмов воспроизводить себе подобное потомство в ряду поколений. Биохимическая сущность этого процесса заложена в наследственном материале — ДНК (РНК) -- и сводится к синтезу специфических белковых молекул. Указанная специфичность белков определяется строгой последовательностью аминокислот в макромолекулах, что, в свою очередь, зависит от последовательности нуклеотидов в ДНК. Вот почему в оценке характера белков более важно знать не качественный состав аминокислот, а их последовательность в молекуле, как последовательность нуклеотидов в ДНК (РНК). [c.90] Физиологический смысл информации, содержащейся в нуклеиновых кислотах, заключается в переводе ее на язык белка . А поскольку нуклеиновая кислота составляет материальную основу генов, то генетический контроль синтеза белков определяют как проблему кодирования. В связи с этим и возник термин генетический код . [c.90] Генетический код. Генетический код — это информация о синтезе специфического белка в клетке, записанная в линейной молекуле ДНК, причем каждой аминокислоте соответствует определенный набор из трех нуклеотидов — триплет или кодон. [c.90] Исходя из теоретических предпосылок и результатов экспериментальных исследований установлено, что данной аминокислоте может соответствовать более чем один кодон, т. е. код именуется вырожденным. Он является неперекрывающимся (табл. 2.2). [c.90] Очевидно, смысл вырожденности кода сводится к тому, что этим создается запас генетической информации, предохраняющий клетку от случайных изменений в структуре ДНК. [c.90] Иногда (не во всех белках) обнаруживаются и другие аминокислоты — сверхкомплектные (оксипролин, оксилизин, а-амино-адипиновая кислота, цистин и др.), рассматриваемые в качестве продуктов постсинтетической модификации аминокислот стандартного набора. Следовательно, закодированными являются 20 аминокислот, тогда как сверхкомплектные аминокислоты своего шифра не имеют. [c.91] Кодоны УАА, УАГ и У ГА не приписаны ни одной аминокислоте и, казалось, они лишены смысла. Однако теперь доказано, что такие бессмысленные кодоны останавливают процесс сборки полинептидной цепи, т. е. выполняют роль естественной С-концевой пунктуации (пунктуация в данном случае означает конец синтеза белка). [c.92] Репликация ДНК. При непрямом делении клеток имеет место удвоение генетического материала. Этот процесс дубликации хромосом до открытия структуры ДНК всегда вызывал удивление и являлся предметом острых дискуссий для представителей самых различных направлений научной мысли. Но поскольку ДРШ является носителем генетической информации, необходимо было объяснить механизмы репликации этой структуры. [c.93] Исходя из модели ДНК Уотсон и Крик выдвинули гипотезу, согласно которой, две нити ДНК расходятся (в определенный период жизни клетки) и каждая из них индуцирует синтез себе комплементарной нити [126]. Однако вначале было неясным, становится ли молекула ДНК действительно деспирализованной (полуконсервативный способ репликации) или она остается в виде исходной спирали (консервативный способ репликации ДНК), а, возможно, молекула ДНК расщепляется на фрагменты, которые затем копируются (дисперсивный метод репликации). [c.93] Последующими экспериментами было доказано, что репликация ДНК осуществляется полуконсервативным способом. Дополнительные сведения, подтверждающие названный способ, были получены в экспериментах с использованием ДНК-полимеразы (этот фермент катализирует полимеризацию дезоксинуклеозидтрифосфатов). ДНК-полимераза в виде очищенного энзима, выделенного из клеточных экстрактов Es heri hia oli, катализирует синтез ДНК в присутствии ионов магния, всех четырех нуклеотидов и ДНК-затравки [22,64]. [c.93] Любопытно заметить, что синтез ДНК происходит в соответствии с указаниями затравки. Последняя функционирует как матрица, определяющая последовательность нуклеотидов во вновь синтезируемой ДНК. Предполагаемая схема реакции синтеза представлена на рис. 2.10. [c.93] Одноцепочечная ДНК оказывается более эффективной затравкой, чем двухцепочечная. Это доказывает тот факт, что природной матрицей для репликации ДНК in vivo является одна ее нить. [c.93] Приближенная модель репликации ДНКизображена на рис. 2.11. Из приведенной схемы видно, что репликация точно воспроизводит прежнюю (исходную) структуру ДНК. Но если произошла ошибка в процессе копирования (мутация), то она будет с предельной точностью копироваться при последующих репликациях изменившейся ДНК. Показано, что участки ДНК, содержащие скопления нуклеотидов, обладают повышенной склонностью к спонтанным мутациям [22]. [c.94] Транскршщия. Транскрипция это переписывание информации с ДНК. Теперь хорошо известно, что синтез специфических молекул белка происходит на рибосомах, рассредоточенных в цитоплазме клетки. Функционирующие рибосомы выявляются в виде конгломератов - полисом. [c.94] Информация (инструкция) о синтезе этих белковых молекул содержится в ДНК ядра. Посредником, участвующим в снятии закодированной информации, выступает и-РНК, способная образовывать комплементарную цепь одной нити ДНК. Две такие цепи образуют так называемую гибридную молекулу нуклеиновой кислоты, устойчивую к энзиму РНК-азе. [c.94] Цепь ДНК, которую копирует РНК, называют антисмысловой. Вторая цепь ДНК называется смысловой, так как она поставляет информацию, определяющую структуру РНК. Последняя антипараллель на смысловой цепи ДНК. Антипараллельность указывает на противоположную направленность цепей в НК (5 3 и 3 5 ). [c.94] Сборка молекул и-РНК происходит последовательно в направлении 5 3 . [c.94] Установлено, что гигантская молекула 45S р-РНК (м. в. = 4,4-10 ) содержит два класса последовательностей один из них соответствует предшественникам цитоплазматической р-РНК, 28S р-РНК (м. в. = 1,6-10 ) и 18S р-РНК (м. в. = 0,6-10 ), а другой — ядерной, быстро разрушающейся РНК (м. в. = 2,2 -10 ). [c.95] Вернуться к основной статье