Происхождение жизни: маленький теплый водоем - Фолсом К.
Скачать (прямая ссылка):
Остается невыясненным еще один момент. Для проведения реакций переноса фосфата требуется источник высокоэнергетического фосфата, простейшей формой которого является пирофосфат. Эта молекула неустойчива в водном растворе, и поэтому протоклетке был доступеп
фосфат
лишь растворенный неорганический фосфат Pi. Откуда же мог взяться необходимый для реакций в протоклетке пирофосфат?
Когда обособленная система, содержащая рецепторы энергии, подвергается воздействию энергии излучения, электроны переносятся на более высокие энергетические уровни: они могут как бы перекачиваться через мембрану. Таким путем устанавливается градиент зарядов, который является достаточно интенсивным для проведения следующей реакции:
Р. + Pi ^ Р-Р
Неорганический фосфат Пирофосфат
Вероятно, фотосинтетическое образование пирофосфата было одним из важных свойств первичного метаболизма протоклеток. Современные фотосинтезирующие клетки формируют протонные градиенты заряда для проведения синтеза аденозинтрифосфата из аденозиндифосфата либо непосредственно — как при циклическом фосфорилирова-нии, либо косвенно — как при нециклическом фосфорили-ровании. Этот процесс гораздо более эффективен, чем механизм образования пирофосфата, предложенный для протоклеток, но схема его по существу та же.
Замена реакций конденсации с отщеплением воды на реакции с переносом фосфата, составляющие основу наших биохимических процессов, началась с первой протоклеткой. Может быть, именпо поэтому в сопряженных реакциях круговорот фосфора движет круговоротами всех остальных биоэлементов.
глава 9 Генетика
Электронная микрофотография ядерной и митохондриальной ДНК из печени крысы; Х72 ООО. Молекулы ДНК расправлены на очень тонких коллодиевых пленках и оттенены сплавом платины и палладия. Белые пятна — это мельчайшие отверстия в пленке. Молекулы ДНК шириной примерно 20 А выглядят как более темные, беспорядочно скрученные и вытянутые тяжи. В отличие от ядерной линейной ДНК митохондриальная ДНК является кольцевой. (Фото любезно предоставлено д-ром Филпоттом, Исследовательский центр НАСА в Эймсе.)
Эйнштейн был прав: Бог не
играет в кости со Вселенной.
Мы можем создать правдоподобную модель протоклеток, возникавших в ранний период в неустойчивых мелких водоемах. Но эти протоклетки весьма далеки от того, что мы назвали бы клеткой, поскольку они не имеют ни генетического, ни белоксинтезирующего аппарата. Любой нерегулярный полимер, синтезированный в протоклетке, в лучшем случае мог бы передаваться от одной клетки другой в какой-то одной линии потомства и в конце концов подвергся бы распаду. В последующих главах мы попытаемся показать, как внутри протоклетки могли возникнуть, правда весьма примитивные, но функционирующие, генетический и белоксинтезирующий аппараты. Сущность нашего подхода составит внимательный анализ того, какими возможностями к взаимодействию обладали те полимеры, которые хаотически образовывались внутри протоклеток.
В данной главе мы остановимся на наиболее характерных чертах генетического и белоксинтезирующего аппаратов современных биологических систем. Термин «информация» относится только к специфической последовательности аминокислот или азотистых оснований.
Генетический аппарат в современной клетке представлен дезоксирибонуклеиновой кислотой (ДНК), в молекуле которой хранится информация. Двухцепочечпая полимерная молекула ДНК состоит из азотистых оснований— аденина (А), тимина (Т), цитозина (С) и гуанина (G), каждое из которых соединено с сахаром (дезокси-рибозой). Последовательно расположенные молекулы сахара удерживаются вместе фосфодиэфирными связями. Двухмерная модель молекулы ДНК представлена па рис. 9.1. Остов молекулы составляют две сахарофосфатныо цепочки. Информация, хранящаяся в этой молекуле, заключена в последовательности ее оснований. Каждая цепь ДНК состоит из сахарофосфатного остова и оснований, отходящих от остатка сахара, и имеет химически заданное направление. В целом молекулу ДНК составляют две цени, сложным образом закрученные одна вокруг другой, идущие в противоположных направлениях и удерживаемые вместе слабыми водородными связями, образую-
щимися между основаниями (штриховые линии на рис. 9.1). Молекула ДНК содержит сотни тысяч пар оснований. Две цепи ДНК удерживаются вместе водородными связями только в том случае, если они комплементарны, т. е. если они подходят друг другу. Л образует две водородные связи только с Т, a G образует три водородные связи только с С. Эти правила спаривания оснований лежат в основе копирования и функционирования гепети-ческого аппарата.
Если последовательность оснований для одного из
Рис. 9.1. Вторичная структура двухцепочечной молекулы ДИК. (Корцберг А. Синтез ДНК. — М.: Мир, 1977.)
участков цепи ДНК выглядит следующим образом: AGCTAGCTAGCT
---------------у. ,
