http://lechebnaya-glina.ru » Материя организма

Достижения биологии в понимании механизма наследственности

Автор: lenka   Май 7, 2015 Нет комментариев

Как известно, наследственность есть способность организма передавать из поколения в поколение свои признаки, также как изменчивость — это способность организма приобретать новые признаки. Наука, изучающая наследственность и изменчивость организмов, называется генетикой, и современная генетика развивается исключительно как биохимическая наука. Генетика определяет законы главнейшего признака живого — способности живого организма к самовоспроизведению. Хотя законы наследственности были сформулированы Г. Менделем еще в 1865 г., его работы многие годы оставались неизвестными, а молекулярный механизм наследственности еще почти сто лет не был расшифрован.

Раскрытие механизма синтеза белков в живом организме, видимо, следует отнести к работе О. Эвери [31], который первым экспериментально показал, что последовательность аминокислот, воспроизводящая тот или иной белок, синтезируется под контролем нуклеиновых кислот. Центральное место здесь занимают дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК). Однако только после крупнейшего в истории биологии открытия — расшифровки
1953 г. Дж. Уотсоном и Ф. Криком структуры ДНК [32, 33] начался поток работ, посвященный проблеме хранения, передачи и преобразования генетической информации. Этот период становления знаний о генетическом коде подробно описан, например,
монографии Дж. Уотсона [34]. В основе построения обоих глав

ных типов макромолекул, которые являются необходимыми и достаточными материальными компонентами живых систем: нуклеиновых кислот и белков, лежит механизм матричного синтеза.

Ведущая роль в матричном синтезе принадлежит нуклеиновым кислотам: именно ДНК составляет материальную основу матрицы. Дж. Уотсоном и Ф. Криком было доказано, что пространственная структура молекулы ДНК представляет собой двойную спираль из двух цепей нуклеотидов, идущих навстречу друг другу и связанных водородными связями. Генетическая информация закодирована в последовательности нуклеотидов ДНК, организованных в функциональные участки, называемые генами. Эти участки кодируют синтез белков, поскольку они содержат информацию об их аминокислотной последовательности: триплету нуклеотидов в нуклеиновой кислоте (кодону) отвечает определенная аминокислота в структуре белка, и потому последовательность кодонов задаёт последовательность аминокислот в белке. Соответствие между нуклеиновыми основаниями в полинуклеотиде и аминокислотами в полипептиде получило название «генетический код». Это кодированное соответствие аминокислот и кодонов является уникальным свойством всего живого на Земле. По самой своей сущности матричный принцип — это материализация потока информации в его молекулярноструктурной форме на этапе воспроизведения себе подобного, с одной стороны, и на этапе реализации наследственной информации в процессах синтеза специфических белков, с другой. Передача генетической информации от генов (нуклеиновых кислот) к белкам является центральной догмой молекулярной биологии.
Усилиями сотен биологов, направленными на расшифровку генетического кода, к 70м годам прошлого столетия его принципы были поняты, причём особо значительный вклад в это понимание был вновь сделан Ф. Криком. Он предположил, что должна существовать молекулапосредник между определённой аминокислотой и кодоном (адаптер). И такая молекула действительно существует. Ею являются tРНК (транспортные РНК), причём каждая tРНК соответствует только одной аминокислоте. Именно эта молекула отвечает за безошибочную трансляцию генетического кода в последовательность аминокислот в синтезируемом белке.
В конце прошлого века была принята и реализована международная программа «Геном человека», в результате которой этот геном был полностью расшифрован. Геном — последовательность миллиардов оснований, представляет собой набор кодонов (генов), разделённых в нем цепями некодирующих оснований, роль которых еще недостаточно понята («мусорная ДНК»). В геноме человека доля ДНК, кодирующей белок, составляет не более 1.5 %.
Классической генетикой чётко определены основные положения относительно белкового кода: код является триплетным,
неперекрывающимся, вырожденным, не имеет «запятых», т. е. кодоны (триплеты оснований) ничем не отделены друг от друга. Код универсален. В нем нет разумного начала, и синтез белков происходит автоматически в рамках физикохимических и биохимических представлений. Именно на этих классических представлениях было развито овладение методами воздействия на геном, т. е. методами управления наследственностью. Современная генетика — это реализация направленного изменения свойств живых организмов путем использования новых молекулярнобиологических методов манипулирования с ДНК, таких, как удаление оснований, вставки, сшивание и размножение клонированных фрагментов. Соответственно с изменением ДНК изменяются и кодируемые ими белки, отвечающие за все биохимические процессы на уровне клетки: химический синтез, накопление и расходование энергии, дыхание, деление и умирание клетки [35]. В настоящее время генетика стала мощным орудием воздействия на наследственность, и новой заботой человечества теперь будет не допустить использования этой возможности во зло самому себе.
Однако в последние десятилетия после длительного периода уверенности в правильности устоявшихся знаний относительно конформаций ДНК в рамках изложенной выше классической модели Уотсона—Крика появились новые и уже многочисленные сведения о других структурах ДНК и о чрезвычайной биологической значимости топологии её высших уровней. Было обнаружено, что вторичная структура ДНК удивительно подвижна и способна принимать разнообразные состояния. Теперь также признаётся, что генетический код — не обязательно трёхбуквенный. Он может быть двух, трёх, четырёх,…, nбуквенным, как некое мультиплетное образование. Код может быть перекрывающимся, т. е. он в пределах гена кодирует несколько белков. И он имеет «запятые», поскольку кодоны могут быть отделены друг от друга последовательностями с иными функциями. Более того, код не универсален: для митохондрий и разных видов организмов уже известно 18 белковых кодов. Все новые знания, возникающие в настоящее время в недрах современной генетики, показывают, что эта наука стоит накануне серьёзнейших перемен в своем развитии. Повидимому, вскоре следует ожидать новых шагов в понимании генетического кода, многие неясности которого отмечены даже в книгах открывателей структуры ДНК Дж. Уотсона [34] и Ф. Крика [36]. Сложности, проявившиеся в последние десятилетия в классической генетике, в значительной мере переключили биохимию на изучение функций белков, кодируемых генами в биологических тканях. Это изучение объединилось в новое научное направление — протеомику, на которую возлагаются большие надежды и как на новую платформу для развития фармакологии для медицины, и как на новые знания в области медицинской диагностики и лечения болезней.

1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (Еще не оценили)
Загрузка...

Выразить свое мнение:

Копирование и использование материалов сайта разрешено только при наличии прямой ссылки на источник.
Голубая глина и белая для масок для лица и волос. Фитотерапия и спирулина