Природа генов

Биохимические исследования давно привели к заключению, что синтезы таких специфических белков, как ферменты и т.д., контролируются шаблонами или матрицами, называемыми генами. Гены выполняют двойную функцию — воспроизведение собственной копии и обеспечение специфической структуры молекулы белка. Приведенные выше новые исследования, а также работы, направленные на изз ение размножения вирусов (см. Вирусы ), являются важным началом в познании химической природы генов. Большинство белков синтезируется в клеточной плазме в определенных полимеризационных центрах, называемых микросомами. Последние содержат только рибонуклеиновую кислоту и белки. Были открыты ферменты, связывающие аминокислоты с аденозинмонофосфорной кислотой с образованием смешанных ангидридов. Оказалось также, что эти ангидриды соединяются далее до входа в микросомы с рибонуклеиновой кислотой небольшого молекулярного веса, служащей, вероятно, переносчиком (М. Б. Хогланд 1956 г.). Таким образом, время выяснения механизма синтеза белков теперь кажется не очень далеким. [c.779]

Принципиальное обогащение инструментария генных измерений зависит от критической оценки чисто химической трактовки механизмов мутагенеза, когда молекулярная природа генного материала рассматривается как гипотеза, а не берется в качестве бесспорного факта, доказанного существованием аналогов. [c.22]

Публикуемое здесь интервью с Уотсоном (оно состоялось в Москве) только подтверждает сказанное. Чуть ли не с детских лет, во всяком случае со студенческой поры, Джим Уотсон задался одной целью понять причину разнообразия живых существ. Эта цель конкретизировалась, свелась к вопросу о природе гена, наконец, к пространственной структуре ДНК, но никогда не менялась на другую. [c.132]

Вторая проблема — молекулярные основы жизни. Шредингер аргументирует материалистическое представление о молекулярной природе генов и ставит вопросы о структуре вещества наследственности и причинах его устойчивого воспроизведения в ряду поколений. Ответы на эти вопросы дала молекулярная биология, возникновение которой было в большой степени стимулировано книгой Шредингера. [c.16]

Хотя со времени появления первого издания прошло только семь лет, понадобилась значительная переработка с тем, чтобы включить в книгу все наиболее существенные новые данные. За это время возник ряд совершенно новых и очень важных областей исследования, которые развивались очень быстро, а некоторые даже бурно. Это касается, в частности, генетических исследований бактерий и бактериофагов. Хотя вопрос о том, можно ли считать бактериофаги и другие вирусы живыми организмами, остается открытым, они, во всяком случае, обладают генетической структурой, которую удалось изучить очень детально. Эти неожиданные достижения вместе со сходными результатами, полученными на бактериях и других микроорганизмах, значительно уточнили наши сведения о единицах наследственности. Изучение природы генов и их способности к самовоспроизведению было также в большой степени стимулировано моделью строения нуклеиновых кислот, предложенной Уотсоном и Криком. Поэтому бактериям, бактериофагам и природе гена в настоящей книге посвящены специальные главы. Может показаться, что значение этих областей исследования несколько преувеличивают, однако многие данные, которые в настоящее время кажутся новыми и гипотетичными, возможно, скоро войдут в основы генетики. [c.14]

Изучение спонтанных и индуцированных мутаций до сих пор еще представляет собой главный метод расширения наших знаний о генах. Особенно важные и интересные результаты в этой области были получены на микроорганизмах, грибах и бактериях. Даже бактериофаги, которые едва ли можно рассматривать как самостоятельные организмы, оказались прекрасным материалом для изучения природы генов. [c.260]

Исследования последнего времени показали, что эта гипотеза относительно природы гена груба и несовершенна и что ген, по крайней мере в очень многих случаях, имеет более сложное строение, чем это представлялось ранее. В этой области исследований наиболее надежные результаты получены на микроорганизмах, но на дрозофиле, высших растениях и животных получены данные, которые согласуются с тем, что установлено при изучении микроорганизмов. [c.264]

Природа гена-оператора скрывает в себе еще много неясного. Известны мутанты по этому гену. Предполагается, что ген-оператор включает и выключает считывание генетической информации. Пока еще не пришли к единому мнению относительно того, действительно ли ген-оператор — это самостоятельный ген, стоящий перед геном Si, или же это всего лишь начальный участок гена Sj. Одно можно сказать наверняка перевод гена-оператора в, положение включено или выключено определяется извне, а не самим геном. [c.274]

Кодовый словарь далеко не случаен. Имеется определенная корреляция между строением кодонов и природой аминокислотных остатков. Генетически закодирована пространственная структура белковой молекулы, находящейся в водном окружении, и тем самым ее биологическая функция. Природа генов непосредственно связана со специфическими свойствами жидкой воды [c.296]

Скорость появления устойчивых популяций связана с биологическими особенностями вида скоростью размножения, которая зависит от продолжительности жизненного цикла и числа генераций в году частотой встречаемости генов устойчивости в исходной популяции природой генов. Так, мухи, клещи, тли, имеющие несколько генераций в году, уже через один-два года могут приобрести устойчивость к ядам, которые систематически применялись для их уничтожения. [c.96]

Как естественный отбор, так и искусственная селекция базируются на случайной генетической ошибке — мутации и рекомбинации, за которыми следует неслучайное выживание. Разница лишь в том, что при искусственной селекции мы сами определяем возможности для скрещивания и выживания, а при естественном отборе это делает природа. Генная инженерия дополнительно осуществляет контроль над самими мутациями. Мы можем делать это или напрямую, переделывая гены, или импортируя их от других видов, зачастую весьма отдаленных. Это и означает слово трансгенные . [c.163]

Нас учили- знаюш,ие люди. Из профессоров там были известный эмбриолог Поль Вейсс, Сьюэлл Райт, почти столь же знаменитый в популяционной генетике, как Рональд Фишер или Джон Холдейн. Так что в университете уже сложились хорошие традиции в генетике. Именно Райт заразил меня желанием узнать природу гена. Так, начав с орнитологии, я пришел к мысли стать генетиком. [c.135]

ПРИРОДА ГЕНОВ И МУТАЦИЙ [c.109]

В 1902 г. английский врач А. Е. Гаррод (1857—1936) исследовал вольных, у которых моча темнела при стоянии на воздухе, и обнаружил, что изменение цвета вызвано присутствием в моче гомогентизино-вой кислоты, или 2,5-диоксифенилуксусной кислоты. Он описал это явление как врожденную ошибку обмена веществ . Позднее было установлено, что это результат генетической мутации фермент, который превращает гомогентизиновую кислоту в теле здорового человека в другие вещества, у больных или не синтезируется совсем или, возможно, синтезируется в измененной форме, не обладающей каталитической активностью. В 1949 г. была открыта причина другой генетической болезни— серповидноклеточной анемии, которая обусловлена присутствием в организме мутантного гена, детерминирующего синтез аномальной полипептидной цепи гемоглобина. В -цепи молекулы гемоглобина у больных серповидноклеточной анемией происходит замена одного аминокислотного остатка глутаминовой кислоты на валин, что уже было описано в разд. 15.6. Поскольку появление аномальных молекул гемоглобина влечет за собой болезнь, серповидноклеточная анемия была названа молекулярной болезнью. С 1949 г. обнаружены сотни молекулярных болезней. Для многих из них установлена природа генной мутации и соответствующее изменение в структуре молекулы белка, зависимого от мутировавшего гена. Для ряда таких болезней обнаружение нарушения на молекулярном уровне позволило практически полностью объяснить симптомы заболевания. [c.467]

Ниже мы попытаемся объяснить физическую природу гена, исходя из двух его определений. [c.166]

НЫ обсуждаться обществом в целом, а не только генетиками и молекулярными биологами. Вы, может быть, уже читали о генах интеллигентности и преступности , или генах, ответственных за гомосексуальное поведение. Некоторые из этих проблем, относящихся к генетическому скринингу, генной терапии и генетической дактилоскопии, будут обсуждаться в этой главе. Чтобы разобраться в данном материале, вам понадобится знание основных законов генетики, природы гена и хромосомных мутаций. В табл. 25.3 содержатся сведения о наиболее распространенных наследственных заболеваниях, которые мы будем рассматривать в последующих разделах. [c.244]

Распространенность в природе генов устойчивости к антибиотикам, с одной стороны, и частый ГПГ между разными бактериями при все более широком применении антибиотиков — с другой, порождают устойчивые к нескольким антибиотикам штаммы патогенных микробов. Злоупотребляя антибиотиками, мы создаем устойчивых к ним бактерий. Это заставляет искать все новые классы антибиотиков, отказываясь от прежних. Круг замыкается. [c.86]

Генная (генетическая) инженерия — создание, не существующих в природе, генных конструкций. [c.187]

К 1940 г. началась новая эпоха генетических исследований. В это время к природе гена стала проявлять интерес группа людей, отличавшихся от классических генетиков как по своему складу, так и по своим устремлениям. Многие из этих новичков были мало знакомы не только с достижениями генетики, накопленными за предыдущие десятилетия, но даже и с биологией вообще. Некоторые из них просто не имели обо всем этом никакого представления. Они по образованию были в основном физиками, и их биологические интересы ограничивались в значительной степени только одной проблемой какова физическая основа генетической информации Конечно, не было ничего нового в том, что физики обратились к решению биологических проблем. Многие выдающиеся открытия в биологии XIX в. были сделаны физиками Луи Пастер, Г. Гельмгольц и сам Мендель были по образованию физиками. Но специфическое обращение физиков к генетике в 40-х годах было вызвано совершенно особой причиной. Как раз в то время, когда в просвещенных кругах перестали исповедовать старомодный витализм (учение о том, что явление жизни в конечном счете можно объяснить только существованием мистической жизненной силы , по своей природе не являющейся ни физической, ни химической), Нильс Бор выдвинул идею, что некоторые биологические явления, возможно, нельзя будет объяснить полностью, исходя лишь из традиционных физических понятий. После того как он сформулировал квантовую теорию атома. Бор развил более общие представления. В соответствии с этим взглядом невозможность описания классической физикой квантового поведения представляет собой лишь эвристический пример того, как столкновение с явлением, кажущимся глубоким парадоксом, приводит со временем к более высокому уровню знания. Бор изложил этот взгляд в речи Свет и жизнь на Международном конгрессе по светолечению в 1932 г. На первый взгляд, —сказал Бор, —это положение может показаться крайне прискорбным, но, как часто случалось в истории науки, когда новые открытия выявляли существенную ограниченность понятий, универсальная применимость которых до того не подвергалась сомнению, это позволило нам расширить свой кругозор и дает большую возможность устанавливать связь между явлениями, которые д о того могли казаться даже противоречащими друг другу . Бор, в час тности, считал, что хорошо бы иметь в виду такую возможность и при исследовании жизни Признание огромной важности существенно [c.31]

Многие физики, вдохновленные романтическим стремлением открыть другие законы физики через изучение генетики, оставили ту работу, для которой они были подготовлены, и обратились к проблеме природы гена. Вторжение этих новых людей в генетику и родственные ей области биологии в 40-х годах произвело в этой науке революцию, которая, когда пыль рассеялась, оставила в качестве своего наследия молекулярную биологию. В результате этой революции, в частности, из классической генетики развилась молекулярная генетика и к 1965 г., к столетию работы Менделя, природа гена уже была выяснена. Увы, физики были обмануты в своих надеждах. Никаких других законов физики на этом пути не обнаружилось. Наоборот, как покажут изложенные в этой книге факты, чтобы понять, как функционирует вещество наследственности, нужно, по-видимому, лишь понимать, как разрываются и образуются водородные связи. [c.34]

Среди тех мест, где был услышан призыв Шредингера, особенно большую роль суждено было сыграть двум английским научным центрам — прославленной Ка-вендишской лаборатории в Кембридже, главой которой некогда был Резерфорд, и Королевскому колледжу в Лондоне. Здесь разыгрались завершаюш,ие сцены драмы, развязкой которой стало выяснение физической природы гена. [c.13]

Бесспорно, Эвери сделал очень важный шаг в нужном направлении, но до вершины он не добрался. Эйнштейн как-то сказал изумительные по своей глубине слова Лишь теория решает, что мы ухитряемся наблюдать . У Эвери не было в запасе ничего такого, что можно было бы назвать теорией, и он предпочел ограничиться сухим изложением фактов. Тем не менее, несогласие его данных с концепцией белковой природы гена было очевидным. [c.18]

Генетики оказались перед выбором — либо не поверить данным Эвери, либо признать, что веществом наследственности оказался не белок, как принято было считать, а ДНК. Опровергнуть Эвери было трудно — в его работе просто-напросто не к чему было придраться. Но и от устоявшихся представлений о белковой природе гена отказаться ни за что не хотели. Опытам Эвери было дано следующее объяснение ДНК, конечно, никаких генов не содержит и содержать не может. Но она может вызывать мутации, т. е. изменять гены, которые, как им и положено, состоят из белка. Правда, ДНК оказалась весьма необычным мутагеном, вызывающим от опыта к опыту одни и те же мутации, в отличие от обычных мутагенов, которые вызывают мутации случайным образом, ненаправленно. Это не могло не заинтересовать генетиков, уже давно искавших способы направленного изменения наследственности. Так удалось спасти, казалось бы, уже испускавшую дух белковую теорию гена, но при этом генетики и все те, кто занимался проблемой химической (или физической) природы наследственности, вынуждены были, наконец, признать, что на ДНК следует обратить серьезное внимание. [c.18]

За последнее десятилетие генетика претерпела быструю эволюцию. Составной частью методов генетики микроорганизмов стали значительно усовершенствованные методы биохимии и биофизики. Генетические исследования физической природы генов были ускорены появлением работы Уотсона и Крика о репликации первичной генетической информации. В свете этих достижений термин ген в настоящее время редко используется без расшифровки. В микробиологической генетике ему, по сути дела, нет адекватного значения. Для обозначения соответствующего понятия у микроорганизмов появились новые термины с более точным значением, например рекон (Бензер [1]). Представление о половом размножении как единственном методе генетической рекомбинации претерпело изменение и включило альтернативные механизмы, например трансформацию, конъюгацию у бактерий, парасексуализм в грибах и др. (Понтекорво [2]). Разрабатываются методы изучения последовательности пар оснований в нуклеиновых кислотах и механизма кодирования, управляющего последовательностью аминокислот в белках приближается решение и многих других фундаментальных проблем генетики. [c.140]

Вскоре после того как было обнаружено, что нейроспора может служить прекрасным объектом для генетико-биохимических исследований, в этой области стали использовать и другие микроорганизмы. Прежде всего начали проводить исследования на бактериях, а затем на бактериофагах и на вирусах других типов. Оказалось, что не только нейроспора, но и другие виды грибов, в частности дрожжевые грибы и различные виды Aspergillus, также очень удобны для генетических исследований. Генетика микроорганизмов развивалась с необычайной быстротой и дала чрезвычайно важные результаты. Помимо всего прочего, она сильно расширила наши представления о природе генов. В этой главе мы главным образом остановимся на генетике бактерий и бактериофагов. [c.239]

Прежде чем покончить с проблемой природы гена, следует упомянуть о явлении, которое четко установлено для нейроспоры, дрожжевых грибов и бактерий и которое, как оказалось, в некоторых случаях наблюдается и у цветковых растений. Это явление может быть лучше всего объяснено тз1 [c.274]

Между генами животных и растений нет различий, если судить по их чувствительности к химическим мутагенам. Много десятков органических мутагенов, обнаруженных первоначально в лабораторных опытах на животных, активны также на растениях, что объясняется общей нуклеонротеиновой природой генов. Это нельзя перенести на неорганические мутагены — азотную кислоту, гидроксиламин, гидразин и некоторые другие вещества,— способные вызывать наследственные перемены у бактерий. Они остаются только слабыми или очень слабыми мутагенами для животных II растений, но действуют все же немного сильнее на растениях, чем на животных. Различие распространяется также па нуклеотид-аналоги, к которым растения чувствительны в небольшой мере, по все же больше, чем гепы животных. [c.23]

Природа глюкозного сигнала до сих пор точно неизвестна, но можно описать некоторые возможные механизмы его действия. Исследование штаммов без генов hxti -hxtl с одним пересаженным геном-транспортером показало, что подавление глюкозы имеет место независимо от природы гена-транспортера. Степень подавления глюкозы лучше всего коррелирует с интенсивностью ее потребления. Тем не менее сама глюкоза сигналом не является, поскольку ее аналог, 2-диоксиглюкоза, также стимулирует [c.49]

Взгляды на природу генов все еще в известной степени спекулятивны. Данные генетики показывают, что гены расположены в хромосомах в линейном порядке. Когда гомологичные хромосомы конъюгируют (стадия синапсиса), происходит перекрест, но на гены это никакого влияния не оказывает, откуда следует, что хромосома может разорваться между двумя рядом расположенными генами, и такой разрыв не произведет в них никаких изменений На основании этих фактов вырисовывается схема строения хромосом, напоми-наю[цая бусы, нанизанные на нитку гены представляют собой независимые единицы, соединенные друг с другом генетически инертным материалом, который более подвержен разрывам, чем сами гены. Можно считать, что результаты наблюдений под микроскопом совпадают с этой простой моделью. Хромосомы в наиболее конденсированном состоянии на стадии метафазы очень коротки и образуют слишком плотную спираль для того, чтобы можно было различить отдельные гены, количество которых в хромосоме, напршмер для дрозофилы, принимается порядка примерно тысячи. [c.109]

Этот взгляд на природу гена люжно считать наиболее крайним среди существующих взглядов по данному вопросу. Согласно этому взгляду, разные reHi.i су цественно отличаются друг от друга по своей структуре, как, по-видимо.му, отличаются серологически не родственные вирусы, тогда как разные аллеломорфы какого-либо определенного гена обнаруживают гораздо меньшие различия, как например штаммы серологически родственных вирусов. Для таких вирусов наблюдались мутации от одной родственной линии к другой. [c.111]

Одиако несмотря на такое усиленное развитие генетики основная концепция этой науки — концепция гена — оставалась в сущности лишенной материального содержания. Генетики не только не вникали в физическую природу гена, но и не могли объяснить ни того, как ген может с высоты своего ядерного трона управлять специфическими физиологическими процессами в клетке, ни того, как он ухитряется успешно осуществлять свою собственную точную репликацию в течение цикла клеточного деления. Всего лишь в 1950 г. в очерке, написанном к золотому юбилею вторичного открытия работы Менделя, Г. Мёллер, являвшийся в то время одним из старейших генетиков и ведущим исследователем проблемы гена, так описывал существовавшее положение ...истинная сущность генетической теории все еще покоится в глубинах неизвестного. Мы до сих пор ничего толком не знаем о механизме, лежащем в основе того уникального свойства, которое делает ген геном, — его способности вызывать синтез другой, в точности такой же структуры, синтез, при котором копируются даже мутации исходного гена... По-видимому, при этом происходит следующее. Из в сущности бесконечного ряда возможных реакций в результате отбора происходит именно та единственно верная реакция, благодаря которой материал обычной среды синтезируется в точную копию структуры, регулирующей эту реакцию. В химии мы пока не знаем таких процессов . [c.30]

В 1935 г. ученик Бора Макс Дельбрюк в статье, озаглавленной О природе генных мутаций и структуре гена , разъяснил, что именно генетика является той областью биологии, в которой объяснения с позиций физики и химии могут оказаться недостаточными в том смысле, который имел в виду Бор. Дельбрюк указывал, что если в физике все измерения могут быть в принципе сведены к измерению места и времени, основное понятие генетики — различие в признаке — вряд ли может быть осмысленно выражено в абсолютных единицах . Потому, полагал Дельбрюк, можно считать, что генетика автономна и в нее не следует впутывать физико-химические концепции . Дельбрюк охотно принял, что тонкий 1 генетический анализ [плодовой мушки Drosophila привел к (определению размеров гена, которые сравнимы с размерами самых больших пз известных молекул, наделенных специфической структурой. Это привело к тому, что многие исследователи считают гены всего лишь молекулами особого типа, детальная структура которых пока неизвестна . Тем не менее Дельбрюк ясно понимал необходимость учитывать, что в этом случае имеется существенное отличие от химического определения молекулы В химии мы говорим об определенном типе молекул, когда сталкиваемся с веществом, определенным и одинаковым образом реагирующим на химическое возбуждение. В генетике же мы имеем по определению только один отдельный образец генной молекулы , находящейся в химически гетерогенном окружении . Как бы то ни было, главная причина, которая заставляет считать ген молекулой, состоит в том, что ген явно остается стабильным в течение длительного времени, несмотря на внешние воздействия. Эта стабильность, полагал Дельбрюк, может быть объяснена только в том случае, если фиксировано среднее положение и электронное состояние каждого атома, входящего в состав генной молекулы . Лишь тогда, когда какой-нибудь атом этого ансамбля получает энергию, превышающую Э1ьергию активации, необходимую для изменения его положения, могут происходить прерывистые, скачкообразные изменения расположения атомов в этой генной молекуле . Эти изменения, очевидно, должны соответствовать генным мутациям. [c.32]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология