Современная генетика. Том 2 - Айала Ф.
ISBN 5-03-000495-5
Скачать (прямая ссылка):
можно удовлетворить, добавив к среде гомосерин. Дайте объяснение.
3-1355
и
Передача информации в клетках
Представление о том, что первичная структура каждого белка в организме
кодируется определенным геном, приводит к весьма существенным выводам.
Известно, что в состав белков входит 20 различных аминокислот, в то время
как в ДНК содержатся нуклеотиды только четырех видов. Следовательно,
соответствие между нуклеотидными и аминокислотными последовательностями
не может быть построено по принципу "один к одному". Таким образом,
необходимо предположить существование такого кода, в котором каждой
данной аминокислоте соответствовала бы комбинация из нескольких
нуклеотидов.
Концепция генетического кода очень важна, и из нее, в частности, вытекает
представление о существовании системы передачи информации. Наследственная
информация о структуре клеточных белков закодирована в нуклеотидной
последовательности клеточной ДНК с помощью четырехбуквенного алфавита
(этот термин является вполне адекватным, поскольку алфавит-это и есть
набор символов, используемых для передачи информации). В аминокислотных
последовательностях белков эта информация "переписана" с помощью 20-
буквенного алфавита. Генетический код, по словам Крика, устанавливает
связь "между двумя великими полимерными языками-языком нуклеиновых кислот
и языком белков".
Концепция наследования информации лежит в основе того представления,
которое Крик назвал центральной догмой молекулярной биологии и которое,
по сути дела, задает иерархическую структуру информационного потока в
биологических системах (рис. 11.1). Выделяют три типа процессов переноса
информации: 1) общий перенос (тот, который происходит в любых клетках);
2) специализированный перенос (происхо-
11. Передача информации в клетках
35
Рис. 11.1. Направления переноса генетической информации между
биологическими макромолекулами - центральная догма молекулярной биологии.
("Запрещенные" переносы на диаграмме не отмечены.)
> Белок
Общий перенос
Специализированный
перенос
дит в клетках только при некоторых особых обстоятельствах) и 3)
запрещенный перенос (процессы, которые никогда не были зарегистрированы
или даже предсказаны).
Общий перенос информации
Синтез ДНК
Три вида информационных переносов общего типа, протекающие в любых
клетках, проиллюстрированы на рис. 11.1. Первый из них-это перенос
информации от ДНК к ДНК, который имеет место в ходе по-луконсервативной
репликации ДНК и обеспечивается принципом ком-плементарности оснований в
обеих цепях двойной спирали ДНК, как это описано в гл. 4. Процесс
переноса генетической информации от родительских к дочерним молекулам с
точным образованием комплементарных пар оснований контролируется весьма
сложной ферментативной системой. Рассмотрение деталей этого процесса мы
отложим до гл. 13.
Синтез РНК
Другая разновидность переносов общего типа-это перенос генетической
информации от ДНК к РНК. Этот процесс также обеспечивается образованием
комплементарных пар оснований, идентичных тем, которые имеются в двойной
спирали ДНК, за исключением того, что де-зоксирибоаденозину в цепи ДНК в
комплементарной цепи РНК соответствует остаток рибоуридина. Перенос
информации от двухцепочечной молекулы ДНК к одноцепочечной РНК называется
транскрипцией и осуществляется с помощью ферментов, называемых РНК-
транскрип-тазами или РНК-полимеразами. (PHК-полимераза-это общепринятое
название для ферментов данного типа.)
Молекулы РНК "считываются" с определенных участков хромосомной ДНК,
называемых транскрипционными единицами. В качестве субстратов при
биосинтезе РНК используются рибонуклеозидтрифосфаты. Синтез РНК-
транскрипта протекает в направлении от 5'- к З'-концу (рис. 11.2). При
этом на 5'-конце растущей цепи РНК находится 5'-три-фосфат, а З'-
гидроксильная группа на другом конце цепи служит центром образования
следующей фосфодиэфирной связи при участии фермента РНК-полимеразы. В
зоне синтеза РНК происходит "расплетание" примерно двух витков (16-18 пар
оснований) спирали ДНК, и таким образом экспонируется участок цепи ДНК-
матрицы, "считы-
36
Экспрессия генетического материала
Основание
Основание
та
он
он
Рис. 11.2. А. Схематическое изображение процесса транскрипции РНК
(цветная линия) по ДНК-матрице. Для транскрипции необходимо локальное
расхождение цепей двойной спирали ДНК для экспонирования цепи,
выступающей в роли матрицы. Для инициации синтеза РНК не требуется
наличия З'-ОН-за-травки; на 5'-конце растущей цепи РНК остается
трифосфатная группировка. Б. Синтез РНК происходит за счет взаимодействия
З'-гидроксильной группы растущей цепи и а-
фосфатного остатка соответствующего рибо-нуклеозидтрифосфата с
образованием фосфо-диэфирной связи. З'-ОН-группа включившегося таким
образом нуклеозида участвует в образовании фосфодиэфирной связи со
следующим рибонуклеозидтрифосфатом и т. д. Волнистыми линиями помечены
макроэргические связи (расщепление которых связано с выделением большого
