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

Порошковая металлургия и дальнейшая перспектива ее развития
Порошковой металлургией называют область техники, охватывающую совокупность методов изготовления порошков металлов и металлоподобных соединений, полуфабрикатов и изделий из них или их смесей с неметаллическими порошками без расплавления основного компонента. Из имеющихся разнообразных способов ...

Современный прокатный стан
Современный прокатный стан представляет собой технологический комплекс последовательно установленных машин, используемых для получения прокатных изделий заданных размеров с необходимыми качественными показателями. Производительность прокатного стана определяется пропускной способностью отдельных а ...

Меню сайта