Главная > Химия > Органическая химия (Моррисон Р.)
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

37.18. Химия и наследственность. Генетический код

Каким же образом связана структура нуклеиновых кислот с их функциями в наследственности? Нуклеиновые кислоты контролируют наследование свойств на молекулярном уровне. Двойная спираль ДНК является хранилищем наследственной информации организма. Информация записана в виде последовательности оснований в полинуклеотидной цепи; это сообщение, написанное при помощи алфавита, состоящего из четырех букв — (аденин, гуанин, тимин и цитозин).

ДНК должна не только сохранять информацию, но и использовать ее. Эти функции обеспечиваются следующими ее свойствами: а) молекулы ДНК обладают способностью к дупликации, т. е. могут обеспечить возможность синтеза других молекул ДНК, идентичных исходным; б) молекулы ДНК могут направлять совершенно точным и определенным образом синтез белков, специфичных для данного вида.

Рассмотрим сначала вопрос о саморепликации. Последовательность оснований в одной из цепей двойной спирали контролирует последовательность в другой цепи. Эти две цепи так же точно подогнаны друг к другу, как рука и перчатка (сравнение Ф. Крика). После того как они разделятся, вокруг руки «вырастает» новая перчатка, а внутри перчатки «вырастает» новая рука. Таким образом сохраняется и передается новому поколению исходная структура.

Далее рассмотрим вопрос регулирования синтеза белков. Принимается, что данная последовательность оснований в полинуклеотидной цепи определяет

последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи. Молекулу белка можно уподобить длинному предложению, написанному при помощи алфавита, состоящего из 20 букв — двадцати различных аминокислотных остатков. Но наследственная информация записана при помощи алфавита, состоящего из четырех букв, причем она записана в виде кода, в котором каждое слово состоит из трех букв и, по-видимому, соответствует определенной аминокислоте.

Интенсивные исследования были направлены не только на разгадку кода, но и на выяснение механизма передачи информации. Молекула ДНК служит матрицей для синтеза молекул РНК. Предполагается, что двойная спираль ДНК частично раскручивается и на отдельных ее цепях образуются цепи РНК. Этот процесс напоминает, таким образом, саморепликацию ДНК с той разницей, что эти новые цепи содержат рибозу вместо дезоксирибозы.

Последовательность оснований в цепи РНК отлична от их последовательности в цепи ДНК, но она полностью определяется последней: там, где в цепи ДНК находится аденин, в цепи РНК стоит урацил; против гуанина — цитозин; против тимина — аденин; против цитозина — гуанин. Таким образом, последовательность ААТЦАГТТ в ДНК превращается в последовательность УУАГУЦАА в РНК.

Один из видов РНК, так называемая РНК-посредник, или информационная РНК, переносит информацию на рибосому, где собственно и происходит синтез белка. В рибосому к информационной РНК поступает набор транспортных РНК, каждая из которых связана с определенной аминокислотой (о последовательности оснований в одной из этих 20 транспортных РНК, а именно об РНК, переносящей аланин, и шла речь на стр. 1062). Порядок поступления молекул транспортной РНК в рибосому, а следовательно, и последовательность включения аминокислотных остатков в белковую цепь зависит от последовательности оснований в цепи информационной РНК. Так, ГУА является кодовым «словом» для аспарагиновой кислоты, УУУ - для фенил-аланина, УГУ - для валина. Существует 64 трехбуквенных «слова» (64 кодона) и лишь двадцать аминокислот, и поэтому одной и той же аминокислоте могут соответствовать несколько кодонов: для аспарагина — АЦА и АУА, для глутаминовой кислоты — ГАА и АГУ.

Отличие в единственном основании в молекуле ДНК или единичная ошибка в считывании кода вызывает изменение в последовательности аминокислотных остатков. Тот микроскопический дефект в молекуле гемоглобина, который является причиной серповидноклеточной анемии (стр. 1055), был прослежен до единичного гена — участка цепи ДНК, в котором, по-видимому, произошла замена кодона ТЦА на АЦА. Имеются данные в пользу того, что антибиотики способны, изменяя рибосому, вызывать ошибки в считывании кода, которые могут привести к гибели организма.

Таким образом, структура нуклеиновой кислоты определяет структуру молекулы белка. Структура молекулы белка определяет вид и способ его влияния на процессы жизнедеятельности. Иными словами, все более вскрывается та определяющая роль, которую играет в биологии форма и размер молекул.

В начале этой книги мы отметили, что теория строения составляет основу органической химии. Можно высказать еще более категоричное утверждение: теория строения является основой для понимания сущности явления жизни.

ЗАДАЧИ

(см. скан)

(см. скан)

(см. скан)

(см. скан)

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление