Молекулярная биология гена - Уотсон Дж.
Скачать (прямая ссылка):
ЦЕЛЬ МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИ It
До недавнего времени наследственность представлялась одним из самых загадочных свойств живого. Трудно переоценить важность того факта, что современные данные по структуре ДНК практически достаточны для понимания всех главных особенностей феномена наследственности на молекулярном уровне. Мы видим теперь, что на основе законов химии можно понять пе только структуру белка; все известные нам явлепня из области наследственности также подчиняются этим законам. В настоящее время почти все биохимики убеждены в том, что и другие свойства живых организмов (например, такие, как активный перепое через клеточную мембрану, мышечное сокращение, передача нервного импульса, процессы, лежащие в осцове слухового восприятия н памяти) могут быть полностью поняты на молекулярном уровне, на основе координированных взаимодействий больших и малых молекул. Многое уже известно относительно менее сложных проявлений жизни, и это позволяет верить, что если исследования в других областях молекулярной биологии будут развиваться столь же интенсивно, как в молекулярной генетике, то это в конечном счете приведет пас к полному выяснению всех важнейших атрибутов живого.
ВЫВОДЫ
Рост и деление клеток основаны на тех же самых законах химии, которые управляют поведением молекул вне клеток. Клетки пе содержат каких-либо атомов, которых нет в окружающей неживой природе; они не синтезируют таких молекул, которые химики не могли бы когда-нибудь синтезировать искусственно. Поэтому никакой особой химии живого не существует. Биохимик имеет дело вовсе не с особыми химическими законами. Биохимиком мы называем химика, который изучает свойства молекул, обнаруживаемых в живой клетке (биологических молекул).
Рост и деление клеток зависят от наличия доступных форм химической энергии. Первичным источником энергии служат световые кванты; их энергия в процессе фотосинтеза преобразуется в анергию ковалептных связей клеточных молекул. Многие из этих веществ используются затем в качестве пнщн различными микроорганизмами п животными. Первые триумфы биохимии связаны именно с выяснением того, как молекулы пищевых веществ превращаются в различные компоненты клетки и как анергия переходит при этом в доступную для клетки форму. Энергия, содержащаяся и молекулах пищевых веществ, заключена главным образом в ковалентных связях восстановленных углеродных соединений; она освобождается при окислительно-восстановительных превращениях этих молекул. Для большинства форм жизни копечным окисляющим агентом служит молекулярный кислород. Продуктами полного окислепия таких органических молекул, как глюкоза, являются С02 и Н,0.
Однако большая часть органических молекул не окисляется непосредственно кислородом. Эти молекулы окисляются другими органическими молекулами, часто кофсрмеитами, например кофермептом НАД. Восстановленный кофермент (например, ПЛД'Н) сам затем окисляется другой молекулой (такой, как ФАД) с образованием нового восстановленного кофермеита (ФАД *Н2) и исходного первого кофермента в окнслепиой форме (НАД). После ряда таких циклов в реакцию вступает молекулярный кислород, и окислительно-восстановительная цепь реакций закапчивается образованием воды (Н20).
Энергия, освобождающаяся в окислительно-восстановительных процессах, не выделяется полностью в виде тепла. Более половины этой энергии запасается путем образования иовых химических связей. В этнх превращениях главную роль играют атомы фосфора. Фосфорные эфиры — промежуточные нродукты превращений — содержат больше доступной энергии, чем большинство известных соединений. Богатые энергией фосфатные группы переносятся на акцепторные молекулы. Наиболее важпым акцептором таких групп является АДФ, который после присоединения одного фосфатного остатка переходит в АТФ. Недавние эксперименты показали, что фосфор ид ирование АДФ до АТФ составляет также первую стадию фотосинтеза (в этом случае его называют фотофосфорилированием). Превращение АДФ—<-АТФ заиимает центральное место в энергетике клетки.
Еще несколько лет назад наши знания о таких крупных молекулах, как белки и нуклеиновые кислоты, были несравненно мепее достоверными, чем сейчас. Эти молекулы по своим размерам на несколько порядков превышают самые круппые из «малых молекул», изучаемых в органической химии (молекулярные веса белков и нуклеиновых кислот лежат в пределах Ю1—10я). Белки и нуклеиновые кислоты очень сложны, и лишь недавно были разработаны физические и химические методы, позволяющие с разных сторон подойти к изучению их структуры. Наиболее важные из этих методов: распределительная хроматография, аналитическое ультра центрифугирование и реитгеноструктурный анализ, приспособленный к изучению крупных молекул. В настоящее время нам уже известны практически все важнейшие особенности структуры таких белков, как миоглобин, гемоглобин и трипсин, а также генетического материала — ДНК. Во всех случаях в полной мере сохраняют свою силу химические законы, приложимые к малым молекулам. Обнаружение двуспиральной структуры ДНК оказало огромное влияние на развитие биологии. Сама природа этой структуры подсказала возможный механизм репликации генов, и это произвело революцию во взглядах биологов на наследственность. Достигнутые успехи укрепляют нашу уверенность в том, что совершающийся сейчас в биологии сдвиг — переход к исследованию биологических явлений на молекулярном уровне (молекулярная биология) — позволит нам в недалеком будущем попять все осповиые свойства живого.
