Происхождение жизни: маленький теплый водоем - Фолсом К.
Скачать (прямая ссылка):
то, согласно правилам спаривания оснований, комплементарная цепь должна быть
TCGATCGATGGA
и соответствующий участок молекулы должен содержать комплементарные пары:
AGCTAGCTAGCT
TCGATCGATCGA
Эти две комплементарные цепи образуют двойную спираль.
Благодаря строгой специфичности спаривания оснований молекула ДНК способна быть переносчиком информации. При рецликации молекулы ДНК образуются две почти, но не совсем идентичные дочерние молекулы, так как в ходе репликации при спаривании оснований возможны ошибки.
В растущей клетке процесс репликации большой молекулы ДНК состоит из ряда этапов. Прежде всего крупный «расплетающий» белок разделяет двухцепочечную молекулу в особой точке роста таким образом, что основания оказываются открытыми:
Расплетающий беяок
Затем на каждой цепи занимает свое место другой сложный белковый комплекс — полимераза.
С помощью полимеразы происходит подбор молекул-пред-шественников из общей смеси нуклеотидов по правилу спаривания оснований. Если основания подобраны правильно, то полимераза смещается на одно основание, процесс подбора повторяется и два соседних основания дочерней цепи соединяются.
Описанным способом последовательность оснований родительской молекулы ДИК очень точно копируется с образованием двух дочерних молекул. Замечательной особенностью репликации ДНК является то, что ее точность обеспечивается специальными ферментами репликаций, способными отличить правильные пары оснований от неправильных. Таким образом, точная репликация молекулы ДНК обусловлена как структурой ДНК, так и природой ферментов репликации.
Каким образом информация, заключенная в ДНК, переводится с языка оснований на язык аминокислот в молекуле белка? Ниже мы увидим, что в процессе такого перевода (в процессе трансляции), так же как и в процессе репликации ДНК, важную роль играют и правила спаривания оснований, и взаимодействия сложных белков.
Рибонуклеиновые кислоты (РНК) синтезируются в виде одноцепочечных молекул на молекуле ДНК. Основу структуры РНК, так же как и ДНК, составляет сахарофосфатный остов. К каждому остатку сахара, который здесь представлен рибозой, присоединено одно из оснований: A, G, С или U (U — урацил, соединение, родственное тимину; при спаривании оснований имеет одинаковую с ним конфигурацию).
Синтез молекул РНК происходит с помощью различных ферментов, в частности полимераз; в результате синтеза образуются цепи РНК, последовательности которых комплементарны отдельным участкам цепей ДНК.
РНК-полимераза, которая представляет собой довольно крупный фермент, в комплексе с коферментами начинает синтез на определенном участке ДНК, имеющем специфическую последовательность оснований, согласно правилам спаривания оснований. Если комплементар-ность между основанием в цепи ДНК и основанием в цепи РНК достигнута, то примыкающие друг к другу основания РНК полимеризуются в одном из центров полимеразы; этот процесс повторяется вдоль одной из цепей ДНК до тех пор, пока полимераза не достигнет специфической последовательности оснований ДНК, функционирующей как стоп-сигнал. Образовавшиеся транскрипты РНК при этом отсоединяются от молекулы ДНК и теперь могут участвовать в синтезе белков. Копируется только одна из двух цепей ДНК, причем опять-таки РНК-полимераза узнает, какая цепь ДНК должна копироваться.
По этому единому механизму на ДНК синтезируются РНК-транскрипты трех классов; транспортная РНК (тРНК), матричная РНК (мРНК) и рибосомная РНК (рРНК).
рРНК после расщепления и модификации с помощью ферментов вместе с пятью десятками белков формирует рибосому — универсальную органеллу живых систем, па которой и происходит собственно синтез белка. Благодаря специфически организованной поверхности рибосомы на ней могут быть собраны все необходимые для синтеза белка исходные вещества в нужных пространственных соотношениях.
В последовательности оснований мРНК закодирована линейная последовательность аминокислот. После синтеза на ДНК мРНК способна находить рибосому, на поверхности которой она вместе с тРНК участвует в процессе декодирования.
X
О
<
и
и
43 <
О --- о
О --- и
о э
п --- о
о --- и
с э
§ - X.
э о э|э\®;
II II
о С г
п
о
о
<
о --- о
с <
п --- о
п --- о
п о
Рис. 9,2. Последовательность оснований и вторичная структура одной из молекул тРНК (Holley, The Nucleotide Sequence of a Nucleic Acid, 1966, Scionlific American, Inc.).
Существует более двадцати классов тРНК, различаю-щихся последовательностями оснований. Все тРНК синтезируются как линейные транскрипты ДНК, а затем под действием ряда ферментов подвергаются модификации: некоторые основания метилируются, другие оксиметили-руются, третьи восстанавливаются и т. д. После модификаций тРНК формируются вторичные (называемые «клеверным листом») и третичные структуры молекул тРНК,
К одному из свободных концов молекулы тРНК ферментативным путем присоединяется один и тот же триплет оснований (CGA), а к концевому А этого триплета позднее прикрепляется аминокислота. В средней петле клеверного листа экспонированы три основания. На рис. 9.2 показана вторичная структура одной из молекул тРНК. Три или более концевых оснований всегда остаются неспаренными в силу геометрии рибозофосфатного остова.
