Возникновение матричного синтеза

Из всей совокупности процессов, приведших к появлению первичной живой клетки, мы остановимся только на двух, с нашей точки зрения основных возникновении и эволюции каталитической активности и появлении матричного синтеза. [c.172]

Возникновение клетки представляется следующим образом. В ходе эволюции появляются ферментные системы синтеза детергентов (например, фосфолипидов). Слой таких детергентов обволакивает комплект матричных молекул, молекул ферментов и низкомолекулярных метаболитов, образуя поверхностную мембрану. Синтез компонент мембраны строго регулируется — их количество должно соответствовать поверхности клетки. [c.89]

Необходимая для полимеризации геометрия химических группировок в активном центре ДНК-полимераз задается с помощью координационного взаимодействия определенных атомов матрицы, затравки и субстрата с ионами металлов. Субстраты поступают в реакцию синтеза ДНК в виде комплексов (хелатов) с ионами Мё= -Ионы 2п--, входящие в активный центр почти всех матричных ферментов, как ДНК-, так и РНК-полимераз, обеспечивают правильную взаимную ориентацию З -ОН-группы затравки, а-фосфата субстрата и очередного нуклеотида матрицы. Возможно, это обстоятельство отражает историю возникновения первых систем мат- [c.46]

Возникновение матричного синтеза [c.200]

Возникновение матричного синтеза........ [c.375]

Если бы даже эволюция началась с возникновения полипептидных матриц, все равно произошел бы кризис. Сохранение-матриц трудно совместимо с относительно высокой химической активностью полипептидов. Две противоположные тенденции— консерватизм и высокую каталитическую активность, нельзя с должным совершенством объединить в одном веществе. Поэтому, начнись дело с белков, все равно наступил бы кризис— побеждали бы матричные полипептиды, катализирующие синтез химически малоактивных информационных полимерных молекул (т. е. тех же нуклеиновых кислот) и в данном случае кризис удалось бе преодолеть лишь посредством выработки однозначного соответствия последовательности аминокислот в полипептиде последовательности нуклеиновых оснований в полинуклеотиде. [c.61]

Первичный источник энергии в биохимической эволюции. Вслед за В. П. Скулачевым [266] можно считать наиболее вероятным источником энергии во времена возникновения жизни свет. Этот вывод означает допущение первичности фотосинтеза, возникновения его в самом начале совершенствования систем энергетических превращений в биологических системах. Конечно же, речь не идет о процессе, подобном современному фотосинтезу. Ясно, что только избирательное поглощение излучения способно обеспечить энергией лишь определенные процессы, а не все реакции, как, например, при нагревании. В процессах, идущих в первичных матричных структурах, существование такой избирательности вполне вероятно. Для нуклеиновых оснований характерно сильное поглощение в области 260 нм, что соответствует (в расчете на 1 моль) порции энергии около 100 ккал. Это, конечно, слишком много, но для начала эволюционного совершенствования вполне терпимо. Основной результат поглощения света с такой длиной волны полинуклеотидными цепями — разрыв валентных связей [154], например, отрыв нуклеинового основания от рибозы, замена одного основания на другое. Вследствие интенсивных мутаций и обусловленных ими вариаций последовательности аминокислот в полипептидной цепи происходил отбор катализаторов, способствующих синтезу пигментов, которые поглощают видимое и ближнее инфракрасное излучение, соответствующее нужным квантам энергии. [c.105]

Сов. ученым принадлежит ф< Р У- ирование принципа матричного синтеза биополимеров (Н. К. Кольцов), доказательство существования ДНК у высших растений (А, Н. Белозерский), вирусогенетич. теория возникновения рака (Л. А. Зильбер) и ряд др. крупных работ. [c.347]

Естественный отбор среди таких циклов не может, однако, привести к возникновению отобранны.ч длинных макромолекул. Во-первых, вероятность безошибочного включесшя мономера в нолинуклеотидную цепь д (см. с. 541) не превышает 0,99. Следовательно, уже при V = 100 имеем ( = г " = (0,99)= 0,36. Во-вторых, селективная ценность, выра каемая величиной 1У,> не однозначно коррелирует с первичной структурой цепи. В цепи могут возникать мутации и матричный синтез может происходить с ошибками без того, чтобы параметр УУ, изменился. Матричная редупликация основана на узнавании отдельных единиц и их ближайших соседей. Таким образом, например, двойная мутационная замена [c.544]

Вопрос о способе возникновения первичной структуры белковой цепи в процессе матричного синтеза, идущего с необходимым участием других информационных макромолекул (молекул нуклеиновых кислот), представляет собой сложную физическую гфоблему. В связи с этим возникает физическая проблема генетического кода. Представление о генетическом коде исходит из предположения о существовании специфического молекулярного механизма превращения генетической информации в структурную функциональность белковых молекул. Это предположение имеет физический характер. [c.178]

Как из гипотетической протоклетки возникла первичная клетка, способная к самовоспроизведению, до сих пор не известно. В лабораторных условиях не удалось получить самореплицирую-щуюся систему из простых предшественников. Поэтому мы можем остановиться только на некоторых процессах, имеющих определенное теоретическое или экспериментальное обоснование, необходимых для зарождения первичной клетки появлении асимметрии живых организмов, возникновении и эволюции каталитической активности и матричного синтеза. [c.197]

Дальнейщее усложнение структуры и совершенствование функции полипептидов приводило к появлению в них определенных аминокислотных группировок, которым в какой-то степени была присуща полезная для протоклетки каталитическая активность. Однако возникновение более совершенного полипептида создавало преимущество для породившей его протоклетки только в том случае, если появившееся определенное сочетание аминокислотных остатков в полипептиде могло быть передано дочерним протоклеткам. При отсутствии такой способности возникшее удачное сочетание аминокислотных остатков в полипептиде терялось при последующем разрастании протоклеток. Таким образом, для дальнейшей эволюции протоклеток необходимо было создание специального аппарата, который обеспечивал бы в ряду их поколений точное воспроизведение полипептидов с определенно закрепленным расположением аминокислотных остатков. Это привело к формированию принципиально нового механизма синтеза — матричного синтеза, в основе которого лежит использование свойств нового класса органических соединений — полинуклеотидов. [c.200]

Нетрудно видеть, что в тонком механизме репликации и синтеза белков произвол в расположении частиц сведен к минимуму. Этот матричный процесс является низкоэнтропийным. Ошибки в размещении аминокислот в пептидных цепочках составляют по приблизительной оценке 1 на 10 . В то же время, если бы синтез белков происходил на примитивной матрице, на которой концентрация тех или иных компонентов и их относительное расположение в значительной мере определялись бы случайностями окружающей обстановки, нельзя было бы ожидать воспроизводимости синтеза того или иного белка и, в частности, того белка, от структуры которого зависят жизненно важные свойства системы. Здесь кодирование матричного синтеза обусловлено целым рядом низших кодов кодом, отвечающим соответствию т-РНК и аминокислоты кодом, соответствующим отношению между т-РНК, рибосомой и м-РНК кодом ферментов, производящих замыкание пептидных связей, и т. д. Это — кодированный перенос массы, обусловливающий возникновение структуры, обладающей исключительными свойствами их исключительность состоит в том, что они необходимы для стабилизации синтеза этой же структуры на уровне всех не только низших, но и многих высших кодов, которые возникнут, когда белки сложатся в клетки, клетки в органы, а органы в организм. [c.205]

Обеспечение возможно более интенсивной жизнедеятельности решается передачей соответствующих функций белкам. Однако-интенсивная работа дорого стоит макромолекулам белков. Эти молекулы все время повреждаются и ломаются. Взамен синтезируются новые. Таким образом, чем интенсивнее функция белков, тем интенсивнее они обновляются. Это постоянное их обновление стало очевидным после первых же опытов Р. Шонхей-мера с изотопной меткой (см. [244]). По существу, после возникновения механизма синтеза белка на полинуклеотидных матрицах, дальнейшая эволюция состоит в совершенствовании белков, полипептидных цепей. Кинетические свойства самих матричных полинуклеотидных молекул перестают быть факторами эволюции. Фенотип, т. е. результат реализации наследственных свойств в жизнедеятельности (кинетические свойства) отделяется от генотипа, т. е. совокупности наследственных текстов (информационно-термодинамические свойства), т. е. белковый фенотип отделяется от нуклеотидного генотипа. Такое разделение кинетики и термодинамики, фенотипа и генотипа, не нужно понимать слишком буквально. Речь идет лишь о ведущих критериях естественного отбора, физико-химических факторах эволюции. [c.63]

Наиболее естественным механизмом построения оболочек клеток, образования дискретных порций живого вещества в водной среде, является создание гидрофобных границ раздела. Поскольку речь идет об отграничении гидрофильных биохимических систем (ферменты, матричные молекулы и другие основные биохимические компоненты по необходимости гидрофильны) от окружающей водной среды, первичная гидрофобная граница могла образовываться лищь детергентами, т. е. веществами-пиб-ридами, содержащими гидрофильные группы, обращенные внутрь клетки, и гидрофобные группы, обращенные наружу. Таким образом, появление дискретных форм жизни — особей, клеток сопряжено с возникновением системы синтеза биодетергентов (например, фосфолипидов). Замечательным свойством детергентов является их способность образовывать дискретные структуры (пленки, мицеллы, коацерватные капли, пузыри, пену [94, 261, 422]. Эта способность обусловлена взаимодействием сравнительно небольших молекул детергентов друг с другом и с молекулами среды посредством ван-дер-ваальсовых и электростатических сил. Эволюционная необходимость детергентов и липидов, возможная роль коацерватных структур, появляющихся в смесях детергентов и белков в процессе возникновения жизни, рассмотрены А. И. Опариным и сотрудниками [94, 261]. [c.89]

Таким образом, есть основания полагать, что одна из существенных причин радиационного блока эмбрионального развития (дифференцировки) состоит в возникновении, вследствие прямого и косвенного влияния облучения, количественного недостатка в матричных РНК. На фоне количественного угнетения синтеза РНК облучение могло бы вызывать и возникновение ошибок в первичной структуре мРНК, что также могло бы послужить причиной блокировки развития. Хотя этот эффект безусловно возможен, он, однако, не играет, как нам кажется, решающей роли, так как, по нашим данным, аналогичное блокирование развития вызывает актиномицин Д, подавляющий транскрипцию информации с ДНК на РНК. [c.182]

Вода является не только одним из компонентов реакции природного синтеза целлюлозы, о и обязательной средой этого синтеза. Представляет существенный теоретический интерес вопрос о механизме тех превращений, которые претерпевают синтезированные по матричному типу макромолекулы целлюлозы вплоть до возникновения надмолекулярных образований, где макромолекулы находятся частично в закристаллизованном и частично в аморфном состояниях. Несомненно, этот переход совершается через нестабильный раствор молекул целлюлозы в воде, из которого полимер или выпадает в виде аморфной фазы с последующей кристаллизацией этой фазы, или отделяется непосредственно в виде несовершенной кристаллической фазы по принципу об-paзoвa ния и роста кристаллических зародышей, минуя стадию выделения аморфной фазы возможно, наконец, что между исходным и кристаллическим состояниями система проходит стадию одно- и двухмерного упорядочения, т. е. жидкокристаллического состояния. Последнее не исключено, если иметь в виду способность жесткоцепных молекул к образованию мезофазы при достижении определенной критической концентрации полимера в растворе. [c.229]

Так мы подошли к рассмотрению первого кризиса в биологической эволюции — дальнейшее совершенствование, т. е. дальнейшее ускорение матричного воспроизведения посредством уже существующих механизмов оказывается невозможным. Здесь эволюционирующая система может задержаться неопределенно долго до тех пор, пока не возникнет принципиально новый механизм ускорения кинетического совершенствования объектов эволюции. Есть два неисключающих друг друга пути выхода из этого самого острого в биологической эволюции кризиса первый — выработка механизмов ускорения синтезов мономеров и второй — выработка механизмов ускорения разрушения старых полинуклеотидов. Избирательное ускорение определенных химических реакций есть катализ. Следовательно, основное содержание второго этапа биологической эволюции — возникновение в ходе естественного отбора предельно совершенных катализаторов-ферментов. Самое естественное начальное предположение состоит в допущении каталитических свойств у самих матричных полимерных молекул. В одном отношении такое допущение тривиально — матрицы избирательно катализируют синтез своих копий . [c.49]

Тут уместно отметить, что для полинуклеотидов мы полагали положительный ответ очевидным. Однако, как это ни парадоксально, взаимно комплементарные матричные свойства нуклеиновых оснований в водных растворах не проявляются. Их удается выявить лишь в вакууме вода, конкурируя за водородные связи, препятствует спариванию комплементарных нуклеиновых оснований. Подобные вакуумные условия возникают в поли-нуклеотпдной цепи при ее спирализации внутрь спирали вода не проникает, и поэтому ничто не мешает комплементарному спариванию. Таким образом, эволюционный процесс мог бы начаться лишь после спонтанного возникновения биспиральных полинуклеотидных молекул со случайной последовательностью нуклеотидов (при условии разных кинетических свойств различных по-линуклеотидных вариантов). Как,мы видели, однажды начавшийся процесс естественного отбора чистых полинуклеотидных матриц очень быстро (т. е. через небольшое число актов эволюционного совершенствования) прекраш,ается — эволюционный потенциал исчерпывается. Для выхода из этого кризиса необходимо осуществление сопряженного синтеза катализаторов с достаточно разнообразными кинетическими свойствами, т. е. белков. [c.56]

Переломным моментом в развитии подходов к выяснению механизма биосинтеза белковых тел было установление сцепленности его с биосинтезом РНК (Ж. Браше, 1941 Т. Касперсон, 1941). Оно привело к созданию матричной схемы биосинтеза белков, являющейся фундаментом современных представлений в этой области. Матричный механизм биосинтеза полимеров, обеспечивающий безошибочное воспроизведение их первичной структуры, представляет одну из наиболее специфических черт живого. Он является превосходным примером тех принципиально новых закономерностей, которые сопровождают возникновение и развитие биологической формы движения материи малоэффективный механизм обычного химического синтеза, основанного на беспорядочном столкновении молекул, заменен здесь направленным, специфическим синтезом на шаблоне скорость его в миллиарды раз превьппает таковую в неупорядоченных системах. [c.279]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология