Наследственность и синтез специфического белка

НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ И СИНТЕЗ СПЕЦИФИЧЕСКОГО БЕЛКА [c.90]

Экспериментально доказано, что ДНК играет весьма важную роль в процессе синтеза некоторых ядерных белков. Это можно показать на следующем опыте. Ядра, выделенные из клеток, например из корешков гороха, с соблюдением всех предосторожностей, с сохранением присущих им ферментативных функций, обладают способностью к синтезу белка. Если же разрушить ДНК э- их ядер путем их обработки ферментом дезоксирибонуклеазой, го биосинтез белка прекращается. Уже неоднократно упоминалось, что наследственные свойства организмов, а значит, и свойства синтезируемых организмами белков определяются нуклеиновыми кислотами. Давно известно, что большая часть клеточной ДНК сосредоточена в хроматине ядра. Таким образом, ДНК локализована в тех же клеточных структурах, в которых хранится наследственная информация. Оказалось, что способность к синтезу специфических белков-ферментов и передача этой способности в поколениях связаны с дезоксирибонуклеиновой кислотой (ДНК). [c.273]

Наследственность — это способность родительских организмов воспроизводить себе подобное потомство в ряду поколений. Биохимическая сущность этого процесса заложена в наследственном материале — ДНК (РНК) -- и сводится к синтезу специфических белковых молекул. Указанная специфичность белков определяется строгой последовательностью аминокислот в макромолекулах, что, в свою очередь, зависит от последовательности нуклеотидов в ДНК. Вот почему в оценке характера белков более важно знать не качественный состав аминокислот, а их последовательность в молекуле, как последовательность нуклеотидов в ДНК (РНК). [c.90]

Каким же образом происходит перенос наследственной информации от ДНК на белок, как идет биосинтез специфических белков, характеризующихся определенной последовательностью аминокислот С точки зрения теории информации сведения в ДНК могут быть записаны определенным чередованием нуклеотидов в цепи нуклеиновой кислоты. Впервые мысль о том, что информация, необходимая для синтеза белка, записана , закодирована в цепи ну.клеиновых кислот, была высказана в 1954 г. После этого многие ученые пытались расшифровать этот код, но проблема оказалась трудной, и решение ее было в основном достигнуто лишь в последнее время. [c.296]

Любое проявление жизни непременно связано с участием и превращениями белков, значение которых в этом смысле исключительно велико (гл. XII). Однако открытия, сделанные в 40—50-х годах нашего столетия, показали, что не только белки регулируют важнейшие функции организмов. Оказалось, что, например, в специфическом синтезе самих белков и в передаче наследственных признаков, а также в таких проявлениях жизни, как память, сокращение мышц и многих других, первостепенная роль принадлежит не белкам, а нуклеиновым кислотам. ( [c.473]

Гуанин и аденин наряду с пиримидиновыми основаниями (стр. 319) принимают участие в построении нуклеиновых кислот, обусловливающих синтез специфических для данного организма видов белка и определяющих наследственные свойства организма. [c.329]

Эта активная форма аминокислоты соединяется с транспортной РНК, специфической для каждой аминокислоты, и доставляется к месту синтеза белка, в рибосомы. Туда же поступает информационная РНК, образовавшаяся путем удвоения из ДНК, и, следовательно, как бы списавшая код наследственных признаков, зашифрованный в молекуле ДНК. [c.653]

Исследования А. Н. Белозерского и А. С. Спирина с бактериями показали, что наряду с общим несоответствием нуклеотидного состава РНК и ДНК имеется вполне определенная положительная корреляция состава суммарной РНК клетки с составом ДНК, хотя изменение состава РНК в зависимости от состава ДНК оказалось очень малым. Эти исследования позволили Белозерскому и Спирину еще в 1957 г. предположить, что некоторая часть РНК клетки может в полной мере коррелировать по своему составу с составом ДНК, а в 1959—1960 гг. они установили, что часть РНК, коррелирующая с ДНК, является связующим звеном б переносе наследственной информации от ДНК к другим клеточным субстратам и к белкам в частности. Специфический синтез больщей части РНК, наоборот, может не быть под непосредственным контролем-ДНК - В 1960—1961 гг. сразу в нескольких лабораториях была выделена РНК, соответствующая по составу ДНК, изучены ее свойства и выделены ферментные препараты, катализирующие ее синтез. [c.279]

Так, например, обстоит дело с синтезом белка и сохранением специфических особенностей организма (см. ст. Наследственность ). [c.74]

Проблема внутриклеточной регуляции биосинтеза белков и нуклеиновых кислот, развивающаяся в последние годы, быстро стала одним из важнейших направлений в исследованиях. С развитием науки становится более конкретным представление о том, что специфическая нуклеотидная последовательность молекулы ДНК определяет структурную и биологическую специфичность синтезируемых в клетке белков. Специфическая структура ДНК обеспечивает точную генетическую (наследственную) передачу информации из поколения в поколение, от клетки к клетке. От ДНК эта информация в процессе жизнедеятельности каждой клетки передается через РНК белкам, а белки обусловливают в конечном счете все биологические свойства. В настоящее время вскрываются конкретные формы записи наследственной информации в цепях ДНК и механизмы переноса этой информации в места белкового синтеза через информационную РНК в рибосомы. Выясняются ранее неизвестные механизмы индукции и репрессии ряда белков в клетках. Все эти успехи являются результатом совместных усилий представителей многих наук — химии, генетики, цитологии, биофизики, биохимии, эмбриологии и т. п. Поэтому схватить вопросы биосинтеза белка и механизмы регуляции во всей их широте и многообразии чрезвычайно трудная задача. [c.294]

Когда стало ясно, что в этом процессе участвуют истинные генетические механизмы, для описания расположения соответствующих генов стали использовать термин цитоплазматическая наследственность. Однако мы не будем использовать этот термин, поскольку важно отличать процессы, происходящие в цитоплазме вообще, от процессов в специфических органеллах. Для генов, расположенных вне ядра, лучше использовать термин вне-ядерный, оставляя открытым в каждом конкретном случае вопрос о том, в какой органелле заключены гены (если они заключены в какой-либо органелле). Это позволяет использовать термин цитоплазматический синтез белка для описания конечной стадии экспрессии ядерных генов, тогда как гены органеллы транскрибируются и транслируются в той же самой органелле, в которой они расположены. [c.281]

В последовательности ДНК—> РНК—> Белок недоставало сведений о том, каким образом происходят расшифровка наследственной информации и синтез специфических белков, определяющих широкое разнообразие признаков живых существ. В настоящее время выяснены основные процессы, посредством которых осуществляется передача наследственной информации репликация, т.е. синтез ДНК на матрице ДНК транскрипция, т.е. синтез РНК на матрице ДНК или перевод языка и типа строения ДНК на молекулу РНК (см. ранее), и трансляция—процесс, в котором генетическая информация, содержащаяся в молекуле мРНК, направляет синтез соответствующей аминокислотной последовательности в белке. Напомним, однако, что многие тонкие механизмы транскрипции и трансляции окончательно еще неясны. [c.511]

Биохимическим выражением наследственности является матричный синтез специфического белка согласно уточненному принципу Дж Бидла и Э Тейтама "один ген — одна белковая молекула" [c.157]

Способность ДНК давать строго определенные, подобные себе новые молекулы играет определяющую роль в явлениях наследственности и в передаче генетической информации. Как мы увидим в дальиейщем, ДНК определяет синтез специфических белков в клетке, и изменения в ее структуре будут вести к синтезу неспецифических для данной клетки и организма белков, что в конечном итоге вызывает изменения в обмене веществ н свойствах организмов. Поэтому сама ДНК должна сохранять постоянство строения, не изменять его даже при делении клеток, что я достигается в результате специфического механизма самоудвоения ее молекулы. В период между делениями клеток молекула ДНК остается очень инертной, стабильной, что резко отличает ее от всех других веществ —белков, углеводов, липоидов, которые подвергаются непрерывному об.мену и обновлению. [c.275]

Важно уяснить, что именно основания, пуриновые или пиримидиновые, являются носителями генетической информации, подобно тому как боковые цепи аминокислот определяют химические и функциональные свойства аминокислоты. Носитель наследственной информации — молекула ДНК — организована в клетке в структурные единицы — гены. Эти последние в свою очередь локализованы в особых структурах — хромосомах, которые находятся в ядре животных или растительных клеток. Именно ген содержит информацию, определяющую специфический признак цвет глаз и волос, рост, пол и т. д. Однако для описания на молекулярном уровне ген — довольно сложное образование, так как число молекулярных стадий при реализации конкретного признака может быть весьма велико. Отметим, что любой генетический признак реализуется с помощью белкового синтеза (структурного белка либо фермента), и введем понятие более простого элемента — цистрона. Цистрон определяют как часть ДНК, которая несет генетическую информацию (кодирует) о синтезе лищь одной полипептидной цепи. Хромосома содержит много сотен цистронов. Все количество ДНК, содержащееся в клетке, называется геномом. [c.108]

Накопившиеся фактические клинические данные и подробные генетические и биохимические исследования позволили отнести подобные заболевания к врожденным нарушениям обмена и функций витаминов, которые уже описаны для тиамина, пиридоксина, биотина, фолиевой кислоты, витамина никотиновой кислоты, витаминов А, О, Е, К и др. В настоящее время имеется достаточно оснований считать, что причиной развития этих болезней являются генетические дефекты, связанные с нарушениями или всасывания витаминов в кишечнике, или их транспорта к органам-мишеням, или, наконец, с нарушениями превращений витаминов в коферменты (или в активные формы-в случае витаминов группы О). Имеются также доказательства наследственного дефекта синтеза белковой части фермента (апофермента) в развитии некоторых врожденных расстройств обмена и функций витаминов, а также нарушения взаимодействия (связи) кофермента (или активной формы витамина) со специфическим белком-апоферментом, т.е. дефект формирования холофермента. [c.207]

Форма, организация и функции клетки, т. е. ее жизнь, определяются ее белковым составом и активностью индивидуальных белков. Отсюда следует, что генетические инструкции должны содержать информацию, необходимую для точного синтеза набора белков, характерных для данной клетки. Эта информация закодирована в структуре очень больших молекул дезоксирибонуклеино-кислоты. При делении клетки необходимо точное воспроизведение этих молекул с последующим равным распределением информации между дочерними клетками. Эта информация должна-быть передана от ядра к белковым фабрикам — рибосомам. Изменения химической структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты выявляются в виде мутаций в последующих поколениях. Наибольший вклад в расшифровку механизмов наследственности внесли работы, проведенные на непатогенной кишечной бактерии Es heri hia oli и на бактериофагах (бактериальных вирусах) последние обладают лишь ограниченным количеством генетической информации, содержащейся в нуклеиновой кислоте, которая окружена специфической белковой оболочкой они способны к самовоспроизведению только путем использования синтетического аппарата жи- [c.17]

Элементарной единицей наследственности является ген. Термин ген был предложен в 1909 г. В.Иогансеном для обозначения материальной единицы наследственности, выделенной Г. Менделем. После работ американских генетиков Дж.Бидла и Э. Тейтума геном стали называть участок молекулы ДНК, кодирующий синтез одного белка. Согласно современным представлениям, ген рассматривается как участок молекулы ДНК, характеризующийся специфической последовательностью нуклеотидов, определяющих аминокислотную последовательность полипептидной цепи како-го-либо белка или нуклеотидную последовательность функционирующей молекулы РНК (тРНК, рРНК). [c.70]

Для некоторых групп болезней вовлечение в патологический процесс многих органов и тканей обусловлено тем, что первичный дефект локализован в клеточных или межклеточных структурах многих органов. Например, при наследственных болезнях соединительной ткани нарущен синтез специфического для каждой болезни белка той или иной волокнистой структуры. Поскольку соединительная ткань есть во всех органах и тканях, то и многообразие клинической симптоматики при этих болезнях — следствие аномалии соеди- [c.116]

Нечто подобное этой штамповке происходит, очевидно, и при нормальной жизнедеятельности клеток. В этом случае, однако, собственные, а не чужие полинуклеотиды обусловливают штамповку собственных специфических белков. В процессе митотического деления клеток происходит расгцепление каждой хромосомы — носителя нуклеиновых кислот — на две части. Эти половинки точно распределяются между двумя будуш,ими клетками, дополняются каждая до прежнего удвоенного строения, вербуя свои структурные кирпичи из среды, и затем происходит разделение двух дочерних клеток. Обе клетки таким образом получают один и тот же набор трафаретов, что в конечном счете обусловливает синтез одних и тех же белков. В тех известных науке случаях, когда вирус, попавший извне в клетку, не самовоспроизводится без ограничений, а делает это один раз в такт с делением клетки, его роль трудно отличима от роли собственных генетических нуклеонроте-идов — участков хромосом. Это один из путей изменения наследственности клетки. [c.23]

Особенно удивительным следует считать то, что передача аденозинтри-фосфатом свободной (способной произвести химическую работу) энергии оказывается возможной не для протекания вполне определенных специальных (специфически обусловленных набором случайностей) химических реакций, а совершается как-то универсально АТФ является действенным источником свободной энергии для очень большого набора разнообразных химических процессов, делая осуществимыми многие самые трудные и важные для жизни химические превращения к этому списку реакций можно причислить и процессы дыхания, и фотосинтез, и сокращение мышц, и синтез белков, а также нуклеиновых кислот с их наследственной информацией и т. п. [c.330]

Данные о специфичности транспорта аминокислот через биомембраны клеток были получены при анализе наследственных дефектов всасывания аминокислот в кишечнике и почках. Классическим примером является цистинурия, при которой резко повышено содержание в моче цистина, аргинина, орнитина и лизина. Это повышение обусловлено наследственным нарушением механизма почечной реабсорбции. Цистин относительно нерастворим в воде, поэтому он легко выпадает в осадок в мочеточнике или мочевом пузыре, в результате чего образуются цистиновые камни и нежелательные последствия (закупорка мочевыводящего тракта, развитие инфекции и др.). Аналогичное нарушение всасывания аминокислот, в частности триптофана, наблюдается при болезни Хартнупа. Доказано всасывание небольших пептидов. Так, в опытах in vitro и in vivo свободный глицин всасывался значительно медленнее, чем дипептид глицилглицин или даже трипептид, образованный из трех остатков глицина. Тем не менее во всех этих случаях после введения олигопептидов с пищей в портальной крови обнаруживали свободные аминокислоты это свидетельствует о том, что олигопептиды подвергаются гидролизу после всасывания. В отдельных случаях отмечают всасывание больших пептидов. Например, некоторые растительные токсины, в частности абрин и рицин, а также токсины ботулизма, холеры и дифтерии всасываются непосредственно в кровь. Дифтерийный токсин (мол. масса 63000), наиболее изученный из токсинов, состоит из двух функциональных полипептидов связывающегося со специфическим рецептором на поверхности чувствительной клетки и другого — проникающего внутрь клетки и оказывающего эффект, который чаще всего сводится к торможению внутриклеточного синтеза белка. Транспорт этих двух полипептидов или целого токсина через двойной липидный слой биомембран до настоящего времени считается уникальным и загадочным процессом. [c.426]

В этой главе мы рассмотрели состав, структуру и функции нуклеиновых кислот. Мы видели, как эти важные молекулы участвуют в хранении наследственной информации и в белковом синтезе. Элегантная простота кода жизни объясняется стадиями белкового синтеза. Основа кода заключена в структуре ДНК. Передача информации осуществляется информационной РНК, которая копирует только одну нить ДНК. Затем информационная РНК мигрирует из ядра в клетку и связывается с рибосомой. Молекулы транспортных РНК, несущие специфические аминокислоты, связываются с кодонами информационной РНК. Таким образом, аминокислоты организуются в определенную линейную последовательность, которая задается информационой РНК. Затем аминокислоты соединяются друг с другом с образованием определенного белка. [c.64]

Молекулярный вес выделенных до настоящего времени нуклеиновых кислот (по данным Зигнера) не менее 1 млн. Согласно современным представлениям, каждая пара цепей нуклеиновых кислот соединена водородными связями между nypинoвы m заместителями г образованием палочкообразной двойной спирали (винтовая линия). Каждое основание в одной цепи соответствует определенному основанию в другой цепи. В живом организме водородные связи между обеими цепями при определенных условиях (например, при делении клетки) разрываются и каждая отдельная цепь вследствие необходимости специфической эквивалентности между входящими в ее состав основаниями становится матрицей для создания из элементарных звеньев цепи противоположного строения. Такой направленный синтез, по-види>юму, позволяет считать, что по крайней мере часть заключенных в хромосомах наследственных признаков связана с нуклеиновыми кислотами. Характерное для живого организма создание молекул различных белков также должно протекать по соответствующему матричному механизму. Значительный вклад в химию нуклеиновых кислот внес Тодд. Однако окончательное выяснение состава и строения нуклеиновых кислот — задача еще не разрешенная вследствие многообразия возможных структур, но очень важная как для понимания биологических процессов, так и для изучения структуры белков. [c.97]

Последовательность соединения нуклеотидов в каждой нуклеиновой кислоте строго специфична. Именно этой последовательностью определяются главные функции нуклеиновых кислот а) передача наследственных признаков, которую осуществляют дезоксирибонуклеи овые кислоты (ДНК), и б) специфический синтез белков в организмах, осуществляемый посредством рибонуклеиновых кислот (РНК). [c.476]

Молекулярная биология является одной из наиболее стремительно развивающихся наук. В настоящее время основные проблемы генетического кодирования и биосинтеза белка весьма интенсивно и с успехом решаются на бактериальных и вирусных объектах. Начались поиски принципиально новых, можно сказать, стратегических проблем. Намечаются две проблемы, которые выдвигаются биологией на передний план. Первая — это механизм клеточной дифференцировки. Вторая — это механизм нервной деятельности и память. Для перехода к этим проблемам необходимы новые идеи, новое научное мировоззрение, которое в свою очередь может возникнуть в процессе работы в контакте с морфологами, цитологами, эмбриологами, физиологами и т. п., владеющими всем запасо.м знаний по клеточной дифференциров-ке или по нервной деятельности. Молекулярная биология пока еще дает малый непосредственный выход в практику. На основании ее данных может быть интерпретирован лишь ряд фактов (в том числе практически значимых) в области бактериальных и вирусных мутаций, в понимании сущности некоторых вирусных инфекций, а также ряде наследственных заболеваний человека. Многие ученые считают, что возникновение злокачественного роста клеток связано с нарушением регуляции процесса биосинтеза белка. Познание этого важнейшего жизненного явления даст медикам более совершенные способы нормализации биосинтеза белка, а следовательно, и рациональные методы лечения многих заболеваний. В основе иммунитета лежит биосинтез белка и соответственно образование специфических антител (белков). Если овладеть по-настоящему процессом синтеза белка и научиться им управлять, то можно было бы повысить эффективность действия иммунизирующих веществ и тем самым повысить устойчивость организма к различным инфекционным заболеваниям. В настоящее время выдвинут ряд рабочих гипотез и теорий, которые еще требуют доказательств, но они освещают путь для дальнейших творческих исканий. [c.295]

Поэтому парадокс фермент не может делать фермент приводит к следующему выводу клетки обязаны своими признаками тому, что они обладают самовоспроизводящимися информационными элементами, которые и управляют синтезом ферментов. Однако ранее было показано, что признаками клетки управляют единицы наследственности, или гены. Следовательно, мы можем отождествить эти информационные элементы с генами. Иными словами, на поставленный в гл. I вопрос Каким образом гены ухитряются управлять специфическими физиологическими процессами клетки со своего ядерного трона можно ответить так гены управляют сборкой аминокислот в полипептидные цепи с данной первичной структурой. Увы, этот довод а priori оказалось возможным привести лишь в 50-х годах, когда уже давно было очевидно из самых разных предпосылок, что между генами и синтезом ферментов существует связь. Так, лишь полвека спустя после повторного открытия статьи Менделя было предсказано существование генов на основе данных о структуре и синтезе белков. Не следует умалять теоретический интерес этого предсказания , хотя оно и было ретроспективным. До того как был выдвинут этот аргумент, концепция гена неизбежно зависела от различия в признаках. Теперь она освободилась от этой зависимости. Представить себе менделевский ген можно было, только исходя из результатов опытов по скрещиванию двух различных аллельных вариантов, например гладких и морщинистых сем 1Н. Существование же гена как детерминанта белковой структуры логически вытекает уже из самого факта существования полипептидной цепи с данной аминокислотной последовательностью. [c.113]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология