Биология - Ярыгин В.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Молекулярная биология как самостоятельное направление сложилось в последние десятилетия. К настоящему времени ее идеи проникали во все отрасли науки о жизни и определяют главные тенденции развития теоретической, экспериментальной и прикладной биологии. Молекулярная биология складывалась в ходе исследований физикохимических свойств и биологической роли нуклеиновых кислот и белков. Основы ее заложены работами по генетике вирусов и фагов, химической природе наследственного материала, механизму биосинтеза белка, биологическому коду, закономерностям ультраструктурной
Таблица 13. Состав азотистых оснований ДНК из разных источников
Организм Источник ДНК Азотистые основания А + Т А г
А т Г Ц Г+Ц Т Ц
Геленок Вилочковая железа 29,0 28,5 21,2 21,2 1,35- 1,01 1,00
Курица Эритроциты 28,8 29,2 20,5 21,5 1,39 0,99 0,95
Лосось Сперма 29,7 29,1 20,8 20,4 1,42 1,02 1,02
Морской краб Все ткани 47,3 47,3 2,7 2,7 8,75 1,00 1,00
Эвглена Клеточная ДНК 22,6 24,4 27,7 25,8 0,88 0,93 1,07
Эвглена Хл^ропласты 38,2 38,1 12,3 11,3 3,23 1,00 1,09
Кишечная палочка 24,7 23,6 26,0 25,7 0,93 1,04 1,01
Фаг Т2 32.5 32,5 18,2 16,8 1,88 1,00 1,12
А
организации клетки. В связи с этим молекулярную биологию можно определить как область изучения закономерностей структуры и изменений информационных макромолекул и участия их в фундаментальных процессах жизнедеятельности.
В области генетики молекулярная биология вскрыла химическую природу вещества наследственности, показала физикохимические предпосылки хранения в клетке информации и точного копирования ее для передачи в ряде поколений. ДНК большинства биологических объектов (от млекопитающих до бактериофага) содержит равные количества нуклеотидов с пуриновыми (аденин, гуанин) и пиримидиновыми (тимин, цитозин) азотистыми основаниями (табл. 13). Это означает, что объединение молекул ДНК в двойную спираль осуществляется закономерно, в соответствии с принципом комплементарности — адениловый нуклеотид связывается с тимидиловым нуклеотидом, а гуаниловый с цитидиловым (рис. 53). Такая конструкция делает возможным полуконсерватив-ный способ редупликации ДНК. Вместе с тем вдоль биспирали ДНК пары А — Т и Г — Ц располагаются случайным образом — А + Т/^Г + Ц. Следовательно, путем независимого комбинирования нуклеотидов, различающихся по азотистому основанию, по длине молекул ДНК удается записать разнообразную информацию, объем которой пропорционален количеству нуклеиновой кислоты в клетке.
Согласно молекулярно-биологическим представлениям ген как единица Функционирования наследственного материала характеризуется "атожным строением. Многие детали тонкой структуры гена остаются неизвестными. Вместе с тем успехи современной науки в этой области достаточно велики, чтобы можно было нарисовать принципи-/альную модель функционирующего гена.
Функциональная активность гена заключается в синтезе на молекуле ДНК молекул РНК или транскрипции (переписывании) биологической информации с целью ее использования для образования белка. Единицы транскрипции (транскриптон ы) превышают по размерам структурные гены (рис. 54). Согласно одной из моделей транскиптона в клетках эукариот он состоит из н е и н-
Г уанин Цитсзин Аденин Тимин
Рис. 53. Реализация принципа комплементарности в процессе редупликации ДНК-
Акцепторная или Структурная или неинформативная информативная
зона зона
^__________* ^ А
Промотор Акцепторные Структурные - /¦/ -' **
лоиусы / гены
в цитоплазму
Рис. 54. Схема регуляции транскрипции в эукариотической клетке. Объяснение в ^
тексте.
т
формативной (акцепторной) и информатив- 1
ной зоны. Последняя образована структурными генами е
(ц и с т р о н а м и), которые разделены вставками ДНК — спей- !
серами^ не несущими информации об аминокислотных^ 1
последовательностях белков. Неинформативная зона начинается к
геном-промотором (р), к которому присоединяется фермент •<
РНК-полимераза, катализирующая реакцию ДНК-зависимого образо- и
вания рибонуклеиновых кислот. Далее следуют акцепторные гены или о
гены- операторы (о, ,а2 и т. д.), связывающие регуляторные белки (г г2 и т. д.), изменения которых «открывают» ДНК структур- г)
ных генов (s,, s2 и т. д.) для считывания информации. На транскрипто- е:
не синтезируется одна большая молекула РНК. Благодаря Р
процессингу неинформативная ее часть разрушается, а инфор- в
мативная расщепляется на фрагменты, соответствующие отдельным к
структурным генам. Эти фрагменты в виде иРНК для синтеза ^
