ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Нуклеиновые кислоты из "Химия жизни" Нуклеиновые кислоты относятся к тем веществам, которые поддерживают развитие определенных форм жизни и обеспечивают устойчивое воспроизведение всех характерных химических и физических особенностей организма. Нуклеиновые кислоты — это высокомолекулярные соединения, выполняющие важные функции в процессах синтеза белка и передаче наследственных признаков. Потребовались кропотливые исследования, прежде чем удалось выяснить, как же построены нуклеиновые кислоты и как действуют их молекулы в этих процессах. Было доказано, что структура молекул нуклеиновых кислот действительно представляет собой своеобразную программу построения организма и является тем кодом, которым природа в сжатой форме записывает свои планы. Ознакомимся подробнее с составными частями нук-леиновы.х кислот. [c.77] Нуклеиновые кислоты — обязательная составная часть клетки и главным образом клеточного ядра, построены из структурных элементов пуриновых и пиридиновых оснований, углеводов и фосфатных групп. [c.77] Углевод — это рибоза или дезоксирибоза. Получающаяся нуклеиновая кислота называется соответственно рибонуклеиновой (РНК) или дезоксирибонуклеиновой (ДНК). Органические основания относятся к группе пуринов или пиримидинов. Пурины — аденин и гуанин — одинаковы и у РНК и у ДНК. Пиримидины отличаются только одним основанием РНК содержит цитозин и урацил, а ДНК — цитозин и тимин (иногда встречаются ДНК, у которых имеются звенья, содержащие метилцитозин и оксиметил-цитозин). ДНК находится только в ядре клеток, где она соединена с белками, РНК обнаруживается как в ядре, так и в цитоплазме. РНК выполняет основные функции в сложном процессе образования белков, а ДНК регулирует синтез РНК и влияет на передачу наследственных признаков. [c.78] Это очень тонкая ниточка — ее радиус не более 1,0 нм. Общая длина молекулы ДНК в клетке человека составляет 1—3 мм, она в виде плотного клубка размещается в ядре. [c.78] ДНК сосредоточена в хромосомах, и одной из замечательных черт этой кислоты является ее устойчивость в процессах обмена. Природа словно боится затронуть это важнейшее соединение, и реакции обмена веществ (метаболизма) как будто и не касаются драгоценной молекулы ДНК, в которой на таинственном языке записан весь план строительства будущего организма. В сложных молекулах биологически активных соединений часто наблюдается обмен групп или крупных фрагментов, если молекула находится в среде, содержащей эти группы. Так, белки, помещенные в среду, содержащую определенные аминокислоты, обменивают свои аминокислотные остатки на остатки аминокислот, имеющихся в окружающей среде. Это явление изучается с помощью изотопных методов. В вещества среды вводится какой-либо радиоактивный атом — молекула метится, и ее включение в состав белка удается зарегистрировать по появлению радиоактивности у белковых молекул. В молекуле ДНК содержится аденин. Если поместить ДНК в среду, содержащую меченый аденин, то можно убедиться, что аденин из среды не включается в молекулу ДНК— обмен не происходит. Если клетки начинают делиться, то меченая молекула входит в состав ДНК, но в дальнейшем остается в ней п не в какие обменные процессы не вступает. [c.78] С какой же скоростью происходит процесс раскручивания Подсчеты были основаны на оценке времени, требуемого для удвоения ДНК. Они дали поразительные результаты молекула ДНК раскручивается быстрее, чем вращается вал мотора автомобиля,— за минуту молекула делает 10 000 оборотов И это еще в условиях, когда ДНК плотно свернута и занимает сравнительно небольшой объем. [c.80] Тройка оснований в молекуле ДНК таким образом определяет соответствующую тройку в м-РНК, а каждая тройка в м-РНК отвечает тройке в т-РНК- Часто называют тройку в ДНК кодоге-ном (рождающим код), тройку в м-РНК кодоном, а тройку в т-РНК антикодоном. Следовательно, в процессе синтеза т-РНК с помощью антикодона закрепляется на кодоне матричной РНК, а на другом конце она удерживает молекулу аминокислоты. [c.81] Далее ферменты соединяют аминокислотные остатки в общую цепочку, т. е. в белковую молекулу, и она медленно удаляется из зоны синтеза, освобождая матрицу для производства следующей молекулы. [c.81] Удивительна скорость образования молекул белка остатки аминокислот сшиваются под действием фермента с такой быстротой, что за одну секунду образуется цепочка примерно из 600 аминокислотных остатков. [c.81] В настояндее время исследования синтеза белка достигли таких успехов, что практически для всех аминокислот удалось установить соответствующий код. [c.82] Имеют ли какое-нибудь значение кодоны, которые как будто не кодируют аминокислоты ( бессмысленные кодоны ), неясно. Таких кодонов очень немного (1—3), но можно уверенно сказать, что в действительности они не лишены смысла и лишь требуют дальнейшего исследования. [c.82] С другой стороны, если в организме часть клеток разрушена, то регенерация утраченных частей (например, восстановление тканей на месте ранения, регенерация хвоста у ящериц и т. п.) совершается посредством того же механизма деления клеток с точным воспроизводством ДНК исходной клетки. На этом механизме основано и размножение растений посредством клубней, черенков и т. д. [c.83] Измененное основание уже не будет образовывать тех самых пар с сопряженными основаниями, которые характерны для нормальных оснований. Может получиться триплет, отвечающий уже не той аминокислоте, что ранее, а какой-то иной. [c.83] Последовательность аминокислотных остатков в синтезированном на РНК белке тоже будет нарушена — образуется измененный белок с другими свойствами. Если же измененное основание вообще не спаривается с другими, то в цепи нормальных оснований обнаружатся пропуски, отчего нарушится нормальный порядок расположения оснований, а следовательно, и порядок размещения аминокислот — оиять-такн получится неправильный белок, быть может, вовсе не годный для клетки. [c.83] Воздействия, приводящие к нарушению нормального синтеза нуклеиновых кислот и белков, называются мутагенными, а изменения, возникающие как следствие этих воздействий в ДНК и РНК,— мутациями. К мутагенным воздействиям (мутагенам) относятся, например, облучение (ультрафиолетовые лучи, рентгеновские лучи, корпускулярные излучения), обработка азотистой кислотой, некоторыми органическими веществами и т. д. [c.83] Способность к мутациям — важный фактор развития. Полное овладение механизмом действия мутагенов — одна из увлекательнейших теоретических и практических задач биологической науки. [c.84] Чем детальнее мы знакомимся с тем, что называли химией клетки, тем яснее становится эта химия, отчасти похожая на своеобразную механику. Отличие от обычной механики, конечно, имеется, и очень существенное. Механические свойства молекулярных структур в биологии неразрывно связаны с их химическими особенностями, и вся работа химических машин характеризуется взаимной обусловленностью процессов химические реакции обусловлены механическими свойствами, а механические процессы (раскручивание, спирализация) определяются химическими признаками отдельных деталей — наличием нуклеотидов, водородных связей и т. п. [c.84] В обычной технике такой тесной связи нет — на химических заводах реакторы, различные емкости, трубопроводы, средства транспорта и т. п. сами по себе не образуются, участия в реакциях не принимают, и их приходится заменять по мере износа, причем замена происходит не сама собой, а под контролем человека, т. е. биологической системы. [c.84] Вернуться к основной статье