КНИГИ        регистрация / вход

Центральная догма молекулярной биологии

СОДЕРЖАНИЕ: Один ген молекулы ДНК кодирует один белок, отвечающий за одну химическую реакцию в клетке.

Один ген молекулы ДНК кодирует один белок, отвечающий за одну химическую реакцию в клетке.

Открытие химической основы жизни было одним из величайших открытий биологии XIX века, получившим в XX веке немало подтверждений. В природе нет никакой жизненной силы, как нет и существенного различия между материалом, из которого построены живые и неживые системы. Живой организм больше всего похож на крупный химический завод, в котором осуществляется множество химических реакций. На погрузочных платформах поступает сырье и транспортируются готовые продукты. Где-то в канцелярии — возможно, в виде компьютерных программ — хранятся инструкции по управлению всем заводом. Подобным образом в ядре клетки — «руководящем центре» — хранятся инструкции, управляющие химическим бизнесом клетки (см. Клеточная теория).

Эта гипотеза получила успешное развитие во второй половине XX века. Теперь нам понятно, как информация о химических реакциях в клетках передается из поколения в поколение и реализуется для обеспечения жизнедеятельности клетки. Вся информация в клетке хранится в молекуле ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) — знаменитой двойной спирали, или «скрученной лестницы». Важная рабочая информация хранится на перекладинах этой лестницы, каждая их которых состоит из двух молекул азотистых оснований (см. Кислоты и основания). Эти основания — аденин, гуанин, цитозин и тимин — обычно обозначают буквами А, Г, Ц и Т. Считывая информацию по одной цепи ДНК, вы получите последовательность оснований. Представьте себе эту последовательность как сообщение, написанное с помощью алфавита, в котором всего четыре буквы. Именно это сообщение и определяет поток химических реакций в клетке и, следовательно, особенности организма.

Гены, открытые Грегором Менделем (см. Законы Менделя) — на самом деле не что иное как последовательности пар оснований на молекуле ДНК. А геном человека — совокупность всех его ДНК — содержит приблизительно 30 000–50 000 генов (см. Проект «Геном человека»). У наиболее развитых организмов, в том числе и человека, гены часто бывают разделены фрагментами «бессмысленной», некодирующей ДНК, а у более простых организмов последовательность генов обычно непрерывна. В любом случае, клетка знает, как прочитать содержащуюся в генах информацию. У человека и других высокоразвитых организмов ДНК обвернута вокруг молекулярного остова, вместе с которым она образует хромосому. Вся ДНК человека помещается в 46 хромосомах.

Точно так же, как информацию с жесткого диска, хранящуюся в канцелярии завода, необходимо транслировать на все устройства в цехах завода, информация, хранящаяся в ДНК, должна быть транслирована с помощью клеточного технического обеспечения в химические процессы в «теле» клетки. Основная роль в этой химической трансляции принадлежит молекулам рибонуклеиновой кислоты, РНК. Мысленно разрежьте двуспиральную «лестницу»-ДНК вдоль на две половины, разъединяя «ступеньки», и замените все молекулы тимина (Т) на сходные с ними молекулы урацила (У) — и вы получите молекулу РНК. Когда необходимо транслировать какой-либо ген, специальные клеточные молекулы «расплетают» участок ДНК, содержащий этот ген. Теперь молекулы РНК, в огромном количестве плавающие в клеточной жидкости, могут присоединиться к свободным основаниям молекулы ДНК. В этом случае, так же как и в молекуле ДНК, могут образоваться лишь определенные связи. Например, с цитозином (Ц) молекулы ДНК может связаться только гуанин (Г) молекулы РНК. После того как все основания РНК выстроятся вдоль ДНК, специальные ферменты собирают из них полную молекулу РНК. Сообщение, записанное основаниями РНК, так же относится к исходной молекуле ДНК, как негатив к позитиву. В результате этого процесса информация, содержащаяся в гене ДНК, переписывается на РНК.

Этот класс молекул РНК называется матричными, или информационными РНК (мРНК, или иРНК). Поскольку мРНК намного короче, чем вся ДНК в хромосоме, они могут проникать через ядерные поры в цитоплазму клетки. Так мРНК переносят информацию из ядра («руководящего центра») в «тело» клетки.

В «теле» клетки находятся молекулы РНК двух других классов, и они оба играют ключевую роль в окончательной сборке молекулы белка, кодируемого геном. Одни из них — рибосомные РНК, или рРНК. Они входят в состав клеточной структуры под названием рибосома. Рибосому можно сравнить с конвейером, на котором происходит сборка.

Другие находятся в «теле» клетки и называются транспортные РНК, или тРНК. Эти молекулы устроены так: с одной стороны находятся три азотистых основания, а с другой — участок для присоединения аминокислоты (см. Белки). Эти три основания на молекуле тРНК могут связываться с парными основаниями молекулы мРНК. (Существует 64 молекулы тРНК — четыре в третьей степени — и каждая из них может присоединиться только к одному триплету свободных оснований на мРНК.) Таким образом, процесс сборки белка представляет собой присоединение определенной молекулы тРНК, несущей на себе аминокислоту, к молекуле мРНК. В конце концов, все молекулы тРНК присоединятся к мРНК, и по другую сторону тРНК выстроится цепочка аминокислот, расположенных в определенном порядке.

Последовательность аминокислот — это, как известно, первичная структура белка. Другие ферменты завершают сборку, и конечным продуктом оказывается белок, первичная структура которого определена сообщением, записанным на гене молекулы ДНК. Затем этот белок сворачивается, принимая окончательную форму, и может выступать в роли фермента (см. Катализаторы и ферменты), катализирующего одну химическую реакцию в клетке.

Хотя на ДНК различных живых организмов записаны разные сообщения, все они записаны с использованием одного и того же генетического кода — у всех организмов каждому триплету оснований на ДНК соответствуют одна и та же аминокислота в образовавшемся белке. Это сходство всех живых организмов — наиболее весомое доказательство теории эволюции, поскольку оно подразумевает, что человек и другие живые организмы произошли от одного биохимического предка

СКАЧАТЬ ДОКУМЕНТ

Предложения интернет-магазинов

Биология для поступающих в вузы

Автор(ы): Заяц Роман Георгиевич, Бутвиловский Валерий Эдуардович, Давыдов Владимир Витольдович, Рачковская Ирина Владимировна   Издательство: Феникс, 2017 г.  Серия: Абитуриент

Цена: 352 руб.   Купить

Содержит программный материал по биологии за курс общеобразовательной школы, примеры решения задач по молекулярной биологии, генетике, эволюции и экологии, а также задачи для самоконтроля с ответами. Для абитуриентов высших и средних специальных учебных заведений. Будет полезно слушателям подготовительных курсов и учащимся общеобразовательных школ. 8-е издание.


Биология. Успеть за 48 часов. ЕГЭ + ОГЭ

Автор(ы): Безручко Наталья Валериановна, Гамзин Сергей Сергеевич, Рубцов Георгий Константинович   Издательство: Феникс, 2016 г.  Серия: Большая перемена

Цена: 235 руб.   Купить

Учебное пособие соответствует программе общего образования по биологии, рекомендованной Минобразования Российской Федерации. В книге каждый раздел начинает "Путеводитель по теме: структурно-логическая схема", затем следует "Глоссарий: основные термины и понятия". Особенность школьного курса биологии заключается в логической взаимосвязи изучения растительного и животного мира с позиций эволюционной теории, в свете концепций экологии о биосфере и ноосфере, с учетом достижений биохимии и молекулярной биологии. В связи с этим рассмотрение основных понятий данной дисциплины целесообразно после изучения соответствующих структурно-логических взаимосвязей. Учебное пособие предназначено для учащихся школ, лицеев, гимназий, абитуриентов, учителей биологии.


Биология. Общая биология. 10-11класс. Практикум. Профильный уровень

Автор(ы): Дымшиц Григорий Моисеевич, Саблина Ольга Валентиновна, Высоцкая Людмила Васильевна, Бородин Павел Михайлович   Издательство: Просвещение, 2014 г.  Серия: Биология и естествознание

Цена: 209 руб.   Купить

Практикум служит приложением к учебнику профильного уровня "Биология. Общая биология. 10-11 классы" под редакцией В. К. Шумного и Г. М. Дымшица. В сборник включены лабораторные работы, задачи по генетике и молекулярной биологии и примеры их решения, тестовые задания для подготовки к Единому государственному экзамену, электронно-микроскопические фотографии клеточных органоидов и фотографии стадий митоза и мейоза у животных. Практикум может быть использован при работе с любыми другими учебниками по общей биологии. 2-е издание.


Как обучать биологии. Животные. 7 класс

Автор(ы): Никишов Александр Иванович   Издательство: Владос, 2004 г.  Серия: Библиотека учителя биологии

Цена: 80 руб.   Купить

В пособии в форме развернутого планирования отражен практический опыт преподавания курса биологии, раздел "Животные". Книга поможет учителю биологии распределить учебный материал, выстроить основные этапы уроков. Пособие предназначено учителям биологии общеобразовательных школ.

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ  [можно без регистрации]
перед публикацией все комментарии рассматриваются модератором сайта - спам опубликован не будет

Ваше имя:

Комментарий

Все материалы в разделе "Биология"