Янко Слава (Библиотека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru |
224 |
генов), как матрица наследственных признаков имеет большую степень стабильности. Эта стабильность и обеспечивает сам процесс передачи наследственных признаков при идентичном самовоспроизведении. Несмотря на то что в природе абсолютной стабильности, конечно, нет, все основные свойства живого немыслимы без передачи наследственной информации от поколения к поколению. Такой процесс самовоспроизведения с изменениями, осуществляемый на основе матричного синтеза, называется конвариантной редупликацией. Конвариантная редупликация обеспечивает передачу по наследству не только генетической основы, но и дискретных отклонений от исходных состояний, т.е. мутаций.
13.4.3. Транскрипция
Вторым этапом передачи наследственной информации является перенос генетического кода с молекул ДНК на молекулы РНК путем образования одноцепочечной молекулы информационной молекулы РНК (тРНК) на одной цепи ДНК. ЭТОТ процесс осуществляется следующим образом. Когда двойная спираль молекулы ДНК раскручивается и вдоль нее движется фермент, выстраивающий нуклеотиды РНК против соответствующих нуклеотидов ДНК, мономеры соединяются и образуется длинная цепь молекул РНК. Это и есть матричный синтез информационной молекулы тРНК на ДНК, называемый транскрипцией (переписыванием). Каждая биохимическая реакция в организме является по существу процессом передачи информации и протекает в присутствии определенного фермента. Молекула реагирующего вещества (субстрата) является сигнальным устройством для
375
своего приемника — фермента. Под действием этого сигнала происходят изменение информации, структуры фермента, который таким образом играет роль устройства, перекодирующего химическую информацию, и организация соответствия типа «замок — ключ».
Как удачно отметил Б.М. Медников [14], «генетическая программа не признает омонимов, и каламбуры здесь строжайше запрещены». Регуляторным механизмом как раз и являются различные системы ферментов, которые выбирают соответствующие нуклеотиды, контролируют возможные ошибки «узнавания» этого соответствия ДНК и РНК и в случае необходимости исправляют их. При этом и здесь выполняются энергетические законы. Напротив основания родительской цепи может встать любой из четырех нуклеотидов, но присоединение комплементарного более выгодно.
Роль молекул ферментов в качестве устройств для опознавания необходимых мест присоединения других молекул или даже «устранения использованных» в клетках живых организмов исключительна велика. Так, недавно была установлена причина исчезновения отцовских митохондрий после слияния половых клеток яйцеклеток и сперматозоидов. Женская митохондрия остается, а отцовская пропадает. Считается, что именно поэтому зародыш не получает излишнего генетического материала, способного привести к уродству или даже смерти. Например, именно присутствием двойного набора митохондрий объясняется высокая смертность среди новорожденных клонированных млекопитающих.
Митохондрии наследуются исключительно от матери, однако механизм быстрого обнаружения и устранения отцовской копии до недавнего времени был неизвестен. В 1999 г. американский биохимик Сутовски установил, что эту необходимую «обязанность» выполняют протеиновые молекулы убиквитина, которые «помечают» белки, предназначенные для разборки на аминокислоты.
13.4.4. Трансляция
Процесс воспроизводства, связанный с использованием генетической информации, реализуется на следующем этапе. Инструкции в виде матричной тРНК передаются рибосомам, которые отвечают за синтез клеточного белка. Теперь уже информа-
376
ция о том, как, из чего и когда надо строить белок клетки, т.е. «технологический проект» строительства белка, заключена в тРНК. Транспортная тРНК переносит конструкцию из аминокислот к рибосомам, и на рибосомной рРНК синтезируются молекулы белка. Образно говоря, рибосомы выступают как «фабрика» по производству молекул белка. Схема биосинтеза белка в рибосоме показана на рис. 13.2. Этот процесс переноса аминокислот на основе генетического кода информационной тРНК и
Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.
Янко Слава (Библиотека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru |
225 |
образование цепей называется трансляцией. Последовательность нуклеотидов, несущая информацию в ДНК, определяет через молекулы РНК последовательность аминокислот в
Рис. 13.2. Схема биосинтеза белков.
377
белке. Этот процесс схематически представляется как ДНК <-> РНК -> белок (рис. 13.3).
Таким образом, передача генетических инструкций происходит наиболее сжатым и экономичным способом по единому принципу конструкции матрицы. Суть матричного синтеза проста: исходные молекулы ДНК и РНК являются матрицами, рядом с которыми строятся соответствующие макромолекулы, и «считывание» информации также происходит матричным способом, так что матрица как чертеж для исполнения (синтеза)
— это изобретение природы, название же потом придумал человек. В молекулярной биологии эти представления широко используются, и, например, С.Э. Шноль считает, что выживают матричные элементы, способные к быстрому размножению. Можно сказать, что и сама жизнь — это матричное копирование с последующей самосборкой копий.
Рис. 13.3. Основные этапы процесса передачи генетической информации.
Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.