Генетический уровень биологических структур

Долгое время в связи с изучением синтеза органиче­ских веществ внимание ученых было сосредоточено на исследовании той части клеточной структуры, которая образована из белков. Многим тогда казалось, что именно белки составляют фундаментальную основу жизни, и поэтому пытались свести свойства живых сис­тем к свойствам и структуре белков. По-видимому, именно опираясь на это, Фридрих Энгельс выдвинул свое известное определение жизни как спосо­ба существования белковых тел, которое продолжали некритически повторять в нашей литературе, несмотря на глубокие исследования, выяснившие, что ни сам бе­лок, ни его составные элементы не представляют ничего уникального в химическом отношении.

В связи с этим дальнейшие исследования были на­правлены на изучение механизмов воспроизводства и наследственности в надежде обнаружить в них то спе­цифическое, что отличает живое от неживого. Наиболее важным открытием на этом пути было выделение из состава ядра клетки богатого фосфором вещества, обла­дающего свойствами кислоты и названного впоследст­вии нуклеиновой кислотой. В дальнейшем удалось вы­явить углеводный компонент этих кислот, в одном из которых оказалась D-дезоксирибоза, а в другом – D-рибоза. Соответственно этому первый тип кислот стали называть дезоксирибонуклеиновыми кислотами, или со­кращенно, ДНК, а второй тип – рибонуклеиновыми, или кратко, РНК кислотами. Потребовалось, однако, почти сто лет, прежде чем была расшифрована роль нуклеино­вых кислот в хранении и передаче наследственности, участии в синтезе белка и обмене веществ.

Не вдаваясь в детали и специальную терминологию, кратко рассмотрим эти важнейшие для биологии и есте­ствознания вопросы.

Роль ДНК в хранении и передаче наследственности была выяснена после того, как в 1944 г. американским микробиологам удалось доказать, что выделенная из пневмококков свободная ДНК обладает свойством пере­давать генетическую информацию. До этого существо­вали либо косвенные, либо не совсем надежные свиде­тельства этого факта. В 1953 г. Д. Уотсоном и Ф. Криком была предложена и экспериментально подтверждена гипотеза о строении молекулы ДНК как материального носителя информа­ции. В 1960-е годы французскими учеными Ф. Жакобом и Ж. Моно была ре­шена одна из важнейших проблем генной активности, раскрывающая фундаментальную особенность функ­ционирования живой природы на молекулярном уровне. Они доказали, что по своей функциональной активно­сти все гены разделяются на "регуляторные", кодирую­щие структуру регуляторного белка, и "структурные гены", кодирующие синтез метаболитов.

Дальнейшими исследованиями была установлена непосредственная зависимость синтеза белков (фер­ментов) от состояния генов (ДНК). Было доказано, что основная функция генов состоит в коди­ровании синтеза белков. В связи с этим возник вопрос: каким образом осу­ществляется передача информации от ДНК к морфо­логическим структурам?

Согласно упомянутой выше модели Уотсона и Крика, наследственную информацию в молекуле ДНК несет по­следовательность четырех оснований: два пуриновых и два пиримидиновых. Между тем в белках содержится 20 аминокислот и поэтому становится необходимым объ­яснить, как четырехбуквенная запись структуры ДНК может быть переведена в 20-буквенную запись аминокис­лот белков. Первое гипотетическое объяснение механиз­ма такого перевода дал известный физик-теоретик Г. Гамов, предположив, что для кодирования одной амино­кислоты требуется сочетание из трех нуклеотидов ДНК. Спустя семь лет его гипотеза была блестяще подтвержде­на экспериментально и тем самым был раскрыт механизм считки генетической информации.

Перейти на страницу: 1 2 3 4

Дополнительно

Лазерная медицинская установка для целей лучевой терапии Импульс-1
В настоящее время лазерное излучение с большим или меньшим успехом применяется в различных областях науки. Уникальные свойства излучения лазеров, такие, как монохроматичность, когерентность, малая расходимость и возможность при фокусировке получать очень высокую плотность мощности на облучаемой по ...

Распространение дифиллоботриоза в Костромской области и борьба с ним
Дифиллоботриоз плотоядных - антропозооноз, имеющий очаговое распространение, вызывается различными видами лентецов из рода Diphyllobothrium, среди которых наиболее распространен лентец широкий - Diphyllobothrium latum. Болеют собака, кошка, лисица, песец, куница, а также человек. Болезнь часто ...

Меню сайта