Само реплицирующиеся молекулы

Жизненный цикл вируса состоит из двух последовательных фаз - внеклеточной, во время которой он существует в виде вириона (нуклеиновая кислота в капсиде и мембране) и внутриклеточная, во время которой вирус раздевается и существует внутри клетки-хозяина в виде реплицирующейся (т.е. производящей собственные копии) молекулы нуклеиновой кислоты. Во время внутриклеточной фазы наряду с репликацией нуклеиновой кислоты образуются вирусные белки. Материал, энергия и аппарат для создания молекул белка капсида вируса берутся у клетки-хозяина, а сам [c.91]

Рис. 1-9. Схема, демонстрирующая эволюционное преимущество компартментации. В смешанной популяции само реплицирующихся молекул РНК, способных направлять синтез бежа (как показано на рис. 1 -7), любой улз чшенный вид РНК, производящий более полезный белок, вынужден делиться плодами этого преимущества со всеми своими конкзфентами. Но если РНК заключена в каком-либо компартменте (таком, например, как липидная мембрана), то любой производимый ею белок используется для ее собственныхнз д. Таким образом, появляется возможность отбора

ДНК не только детерминирует образование других молекул, что будет описано ниже, но и копирует (реплицирует) сама себя. Уотсон и Крик постулировали следующий механизм удвоения молекул ДНК [c.457]

Возможно, что первые РНК-плазмиды напоминали собой вироиды, встречающиеся в некоторых растительных клетках. Эти небольшие кольцевые молекулы РНК (не более 300-400 нуклеотидов) размножаются, хотя они и не кодируют никаких белков (см. рис. 10-61). Не имея капсида, вироиды существуют лишь как голые молекулы РНК и переходят от растения к растению только в том случае, когда и донорная клетка, и клетка-реципиент оказываются поврежденными, т. е. когда межд ними не существует мембранного барьера, который вироид не способен преодолеть. Иод давлением естественного отбора гакие независимо реплицирующиеся элементы могли, очевидно, включать в себя те нуклеотидные последовательности клетки-хозяина, которые облегчали их самостоятельное размножение, в том числе и некоторые последовательности, кодирующие белки. Некоторые известные нам плазмиды действительно достаточно сложны в них закодированы белки и молекулы РНК, регулирующие их размножение, а гакже белки, регулирующие их распределение между дочерними клетками Самые крупные среди известных плазмид представляют собой кольцевые [c.324]

В начале профазы многочисленные цитоплазматические микротрубочки, входящие в состав цитоскелета, распадаются при этом образуется большой пул свободных молекул тубулина. По-видимому, эти молекулы вновь используются для построения главного компонента митотического аппарата-митотического веретена. Веретено представляет собой биполярную волокнистую структуру, состоящую в основном из микротрубочек. Сборка этих микротрубочек вначале происходит вне ядра. В большинстве животных клеток область, где впервые образуется веретено, содержит центриоли. В самом конце фазы 61 исходная пара центриолей начинает реплицироваться, и в результате репликации из одной пары центриолей образуются две. Каждая пара центриолей в митозе становится частью митотического центра, от которого лучами расходятся микротрубочки (фигура звезды). Вначале обе звезды лежат рядом около ядерной мембраны. В поздней профазе пучки полюсных микротрубочек, взаимодействующие друг с другом (и видимые в световой микроскоп как полюсные нити), удлиняются и как будто расталкивают два митотических центра друг от друга вдоль наружной поверхности ядра. Таким способом образуется биполярное митотическое веретено (см. рис. 11-40). [c.177]

Автор исходит из широко распространенной концепции первичного бульона , в котором зародились первичные гены-молекулы-репликаторы, способные создавать копии самих себя. Реплицируясь из поколения в поколение, они становятся потенциально вечными. С момента возникновения репликаторов между ними начинается борьба за ресурсы, в ходе которой они строят себе машины для выживаниям — фенотипы.Сначала это клетки, а затем многоклеточные образования — сложные организмы. Наши тела — это временные, преходящие структуры, создаваемые бессмертными генами-репликаторами себе на потребу. [c.7]

Вернемся к первичному бульону. По-видимому, его стали заселять стабильные разновидности молекул стабильные в том смысле, что отдельные молекулы либо сохранялись в течение длительного времени, либо быстро реплицировались, либо реплицировались очень точно. Эволюционные направления, ведущие к стабильности этих трех типов, выражались в следующем если бы вы взяли пробы бульона в два разных момента времени, то вторая проба содержала бы больше типов с высокими продолжительностью жизни, плодовитостью и точностью копирования. Это, в сущности, то, что имеет в виду биолог, говоря об эволюции применительно к живым организмам, и совершается она с помощью того же самого механизма — естественного отбора. [c.22]

Молекулы ДНК несут две важные функции. Во-первых, они реплицируются, т.е. создают копии самих себя. Такое самокопирование происходило непрерывно с тех пор как возникла жизнь, и надо сказать, что молекулы ДНК достигли в этом совершенства. Взрослый человек состоит из 10 клеток, но в момент зачатия он представлял собой всего одну клетку, наделенную одной исходной копией чертежей . Эта клетка разделилась на две, причем каждая из возникших двух клеток получила свою собственную копию чертежей. В результате последовательных делений число клеток увеличивается до 4, 8, 16, 32 и т.д. до миллиардов. При каждом делении содержащиеся в ДНК чертежи точно копируются, практически без ошибок. [c.25]

Вирусный геном может быть представлен молекулами ДНК или РНК, линейными либо кольцевыми (рис. IV.3). Одни вирусы, реплицируясь в хозяйских клетках, приводят к их гибели. Другие встраиваются в ДНК клетки-хозяина, трансформируя клетку, и постоянно присутствуют в таком виде в инфицированной клетке и в ее потомках во многих случаях интегрированные вирусные геномы сохраняют способность детерминировать образование новых вирусных частиц. Такое разнообразие форм и функций иллюстрирует то общее положение, что в ходе эволюции апробируются самые разные генетические механизмы, но принимаются только те, которые способны работать. В этом отношении вирусы не отличаются от более сложных организмов, они лишь мельче и более зависимы. [c.344]

Одним из решающих событий, приведших к формированию первой клетки, очевидно было формирование внешней мембраны. В самом деле, белки, синтезируемые под контролем определенного типа РНК. не могли бы облегчить репродукцию именно этих молекул РНК. если бы не удерживались поблизости от них. Более того, до тех пор, пока белки свободно диффундировали в популяции реплицирующихся молекул РНК, они в равной степени способствовали размножению любого из конкурирующих видов РНК. Если возникала РНК, производящая улучшенный тип фермента, новый фермент не способен был избирательно обеспечить выживание именно этой измененной РНК. Отбор молекул РНК по качеству кодируемых ими белков не мог начаться раньше, чем появился некий замкнутый объем (компартмент), заключивший в себя белки, произведенные молекулой РНК. Таким образом, эти белки становятся доступными только для РНК. порожлаюшей их (рис. 1-9). [c.19]

Выделенные из дрожжей реплицированные линейные рекомбинантные молекулы (рис. 9.53, В) использовались в качестве векторов для клонирования самих теломер дрожжей. Один из необычных концов сначала удалили, расщепив дуплекс соответствующей рестриктирующей эндонуклеазой (рис. 9.53,/1- К отрезанному концу пришили рестрици-рованную дрожжевую ДНК. После трансфекции были отобраны клетки, содержащие молекулы, которые реплицировались в дрожжевых клетках как стабильные линейные ДНК (рис. 9.53, Г). Функциональные дрожжевые теломеры, вьщеленные путем субклонирования, использовали для определения числа копий этих последовательностей в геноме дрожжей. Оказалось, что на гаплоидный геном приходится 30-40 таких копий именно столько, сколько и должно быть при условии, что гомологичные сегменты находятся на каждом из концов всех 16 хромосом дрожжей. [c.214]

У многих вирусов генетическая информация также закодирована в ДНК. Механизмы репликации, репарации, перестройки и экспрессии вирусной ДНК аналогичны механизмам, используемым клетками других организмов. Геном некоторых вирусов представлен не ДНК, а РНК. Геномная РНК таких вирусов либо непосредственно транслируется в белки, либо обладает генетической информацией, необходимой для синтеза молекул РНК, которые Б свою очередь транслируются в белки. Те вирусы, у которых геном представлен РНК в течение всего жизненного цикла, должны сами реплицировать родительскую РНК для получения потомства вирусных частиц. Существует класс ретровирусов, репродуктивный цикл которых начинается с того, что их генетическая информация в ходе так называемой обратной транскринции переводится на язык ДНК. Полученные копии ДНК, или провирусы, способны к регшикации и экспрессии только после интеграции в хромосомную ДНК клетки. В такой интефированной форме вирусные геномы реплицируются вместе с ДНК клетки-хозяина, и для образования нового поколения вирусных геномов и мРНК, нужной для синтеза вирусных белков, они используют транскрипционный аппарат клетки. [c.38]

Информация, хранящаяся в ДНК, организуется, реплицируется и считывается разнообразными белками, связывающимися с ДНК (ДНК-связанные белки). Некоторые из этих белков связываются по всей длине молекулы относительно неспецифически и участвуют в ее упаковке, не мешая при этом функционированию других белков. Эти упаковывающие белки будут обсуждены ниже (см. разд. 9.1.17). Другие белки объединяются с определенными короткими последовательностями ДНК. которые часто в ходе эволюции оказываются в различных геномах консервативными (см. рис. 10-34). Такие сайт-специфические ДНК-связывающие белки имеют самые разнообразные функции. Некоторые из них, вероятно, участвуют в сворачивании длинной молекулы ДНК с образованием различных доменов, другие способствуют инициации репликации ДНК многие из них контролируют транскрипцию генов. Каждый тип клеток многоклеточного организма содержит разнообразную смесь таких регуляторних белков. Действуя совместно, они определяют характер экспрессии различных генов (см. разд 10.2.8). [c.101]

Функция есть феномен, проявляющийся в результате активности какого-либо органа (S hoffeniels, 1976). Это определение правильно на физиологическом уровне. Однако на молекулярном уровне, например для случая репликации ДНК и транскрипции, функция становится результатом координированной активности ряда макромолекул. Важно помнить, что сама по себе ДНК не может реплицироваться или транскрибироваться. Эти функции могут ею выполняться только во взаимодействии с несколькими ферментами, такими как ДНК-и РНК-полимеразы. Функция осуществляется в результате специфичного и согласованного взаимодействия между макромолекулами, в данном случае — между белками и нуклеиновыми кислотами. Конкретнее, функция есть результат взаимного узнавания специфичных групп аминокислот и оснований— компонентов макромолекул обоих типов. Таким образом, подобно тому как для функционирования органа требуется сотрудничество различных клеток, так для функционирования макромолекул необходима совместная активность различных видов молекул. На более низких уровнях организации частиц, включая простые молекулы, также необходимо сотрудничество — координация действия различных атомов и [c.178]

Все основные принципы, используемые при конструировании бактериальных векторов, применимы и для получения векторов эукариотических клеток. Как и в случае бактерий, эукариотический вектор представляет собой небольшую молекулу ДНК, способную автономно реплицироваться в клетках животных или растений. Помимо последовательностей нуклеотидов, обеспечи-ваюпдих репликацию, эукариотические векторы могут содержать гены, используемые в качестве селектируемых маркеров, а также один или несколько уникальных сайтов рестрикции, по которым производится встраивание клонируемых последовательностей нуклеотидов ДНК. Поскольку непосредственное клонирование рекомбинантных ДНК в клетках животных или растений было бы дорогостоящей и малоэффективной процедурой, эукариотические векторы используют, как правило, для получения экспрессии уже клонированных последовательностей нуклеотидов в клетках высших эукариот, а сам процесс клонирования проводят в бактериях. Следовательно, эукариотические векторы, помимо всего прочего, должны быть челночными векторами. Для экспрессии в клетках рекомбинантные ДНК помещают под контроль регуляторных элементов, узнаваемых и используемых ферментативными системами эукариотических клеток. [c.133]

Открытие ферментативных функций РНК и ее способности к саморепликации завершило 30—40-летний период попыток рационально объяснить первые шаги молекулярной эволюции жизни. Тот факт, что одноцепочечные молекулы РНК способны сами себя реплицировать и изменять, представлялся с функциональной точки зрения существенным. Сейчас известно, что все матричные процессы копирования, затрагивающие РНК (транскрипция, репликация и обратная транскрипция — рис. 2.4 А, В), склонны к ошибкам. [c.60]

Вводя делеции или инсерции in vitro, можно достаточно легко локализовать функциональные элементы или кодирующие последовательности клонированных генов. Для более тонкого анализа организации гена (белка) необходимо использовать методы мутагенеза. Проще всего большое разнообразие мутаций можно получить при статистическом мутагенезе клонированного гена. Самый доступный вариант — общий мутагенез гибридной ДНК, содержащей целевой ген. Основным недостатком данного подхода является то, что мутагенез затрагивает все генетические локусы обрабатываемой молекулы ДНК. Поэтому при увеличении глубины мутагенеза, т. е. введении нескольких мутаций на молекулу, наряду с искомыми могут возникать мутации и по жизненно важным функциям вирусной или плазмидной ДНК. Такие молекулы ДНК уже будут нежизнеспособны и после трансфекции (трансформации) реплицироваться в клетках не будут. [c.173]

В основе молекулярного клонирования лежит встраивание нужного фрагмента ДНК (вставки) в другую молекулу ДНК (вектор), которая способна реплицироваться в соответствующей клетке-хозяине (см. рис. 11.12). Такое встраивание осуществляется in vitro, а затем образовавшиеся рекомбинантные молекулы ДНК вводятся в клетки. Векторая молекула должна содержать точку начала репликации (ori). Кроме того, для репликации нужны специфические ферменты и другие белки их поставляет клетка-хозяин или они кодируются самим вектором. Вектором может быть любой небольшой внехромосом-ный элемент (например, плазмида, ДНК фага или вируса). Каждый из этих элементов встречается в природе в клетках определенных видов, и большинство из них реплицируется только в природном хозяине или клетках близкородственных видов. В большинстве случаев эволюция механизма репликации протекала в направлении создания оптимальных условий для существования в клетках природного хозяина внехромосомных генетических элементов, при этом использовались метаболиты, ферменты и другие белки клетки-хозяина, а также ее аппарат белкового синтеза. Поэтому основным инструментом молекулярного клонирования всегда является двухкомпонентная система—совместимая комбинация хозяина и вектора. [c.227]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология