Генетическая информация ферменты

В природе синтез белков всегда направлен на формирование определенной первичной структуры и протекает в водных средах при обычных температурах в соответствии с универсальным генетическим кодом под влиянием специфических ферментов. Основная схема этого процесса в настоящее время уже известна. Всю генетическую информацию, обеспечивающую формирование определенной первичной структуры полипептидных цепей и макромолекул белка, несут важнейшие биополимеры, относящиеся к классу сложных полиэфиров, - нуклеиновые кислоты. Эта информация определяется последовательностью соединения друг с другом различных нуклеотидных оснований - звеньев этого полимера. [c.349]

Водород — носитель водородных связей. Роль этих связей огромна. Они определяют специфические свойства многих водородсодержащих веществ (в том числе и водородсодержащих растворителей), реакции с их участием лежат в основе самых тонких явлений жизнедеятельности. Благодаря этим связям, в частности, ферменты распознают вещества, реакции которых они ускоряют, осуществляется точное копирование молекулы ДНК, передающей из поколения в поколение генетическую информацию, обеспечивается специфичность действия лекарственных препаратов и многое другое. [c.412]

В 1960 г. сразу в нескольких лабораториях был открыт фермент РНК-полимераза, осуществляющий синтез РНК на ДНК-матрицах. Таким образом, идея Ф. Крика о передаче генетической информации от ДНК к белку через РНК (ДНК — РНК — белок), высказанная им еще в середине 1950-х годов, приобрела конкретное содержание (рис. 1). [c.7]

Транскрипция является первой стадией реализации (считывания) генетической информации, на которой нуклеотидная последовательность ДНК копируется в виде нуклеотидной последовательности РНК. В основе. механизма копирования при транскрипции лежит тот же структурный принцип комплементарного спаривания оснований, что и прн репликации. Транскрипция осуществляется ферментами РНК-полимеразами, синтезирующими РНК на ДНК-мат-рице из рибонуклеозидтрифосфатов. [c.133]

Если пренебречь асимметрией пары оснований, то можно заметить, что в составе двойной спирали одна нуклеотидная цепь связана с другой осью симметрии 2-го порядка. Этот элемент симметрии, порождаемый антипараллельным расположением цепей, делает молекулу ДНК с обоих концов одинаковой—как с точки зрения человека, рассматривающего модель, так и с точки зрения фермента, вступающего с молекулой во взаимодействие. В действительности две цепи не идентичны, а генетическая информация может считываться с тех участков, которые располагаются на поверхности в районе большой бороздки (рис. 2-23,Л). [c.133]

На основании работ по синтезу индуцируемых ферментов у мутантов кишечной палочки совместно с Ж- Л. Моно выдвинул (1961) гипотезу о переносе генетической информации при участии информационной рибонуклеиновой кислоты и о механизме генетической регуляции синтеза белка у бактерий (концепция оперона). [c.187]

Основное направление научных работ—изучение механизма функционирования бактериальных биокатализаторов. Разработал (1950— 1960) теорию переноса генетической информации с ДНК на рибосомы при участии информационной РНК. На основании работ по синтезу индуцируемых ферментов у мутантов кищечной палочки совместно с Ф. Жакобом выдвинул (1961) гипотезу о переносе генетической информации при участии информационной РНК и о механизме генетической регуляции синтеза белка у бактерий (концепция оперона). [c.343]

Объяснение всему этому может быть, по-видимому, только одно. Описанный ритуал — не что иное, как проверка ДНК на целостность сахаро-фосфатной цепи, своеобразный ОТК для ДНК. В самом деле, не следует забывать, что ДНК в клетке постоянно повреждается — облучением, химическими агентами, собственными нуклеазами, тепловым движением в конце концов. В клетке есть целый арсенал средств, называемый репарирующей системой, для залечивания этих повреждений. В главе 3 мы рассказывали о том, как эта репарирующая система залечивает повреждения, наносимые ультрафиолетовыми лучами. Репарирующая система располагает множеством ферментов. Одни, нуклеазы, рвут нить ДНК вблизи поврежденного нуклеотида. Другие ферменты расширяют брешь, удаляя поврежденное звено. Однако генетическая информация при этом сохраняется — ведь есть вторая, комплементарная нить, по которой ДНК-полимераза Корнберга вновь наращивает расщепленную цепочку. [c.94]

С точки зрения молекулярной биологии воздействие антибиотиков и всех вообще токсинов на живую клетку сводится к трем основным схемам во-первых, нарушение нормальной работы ферментов, во-вторых, нарушение процессов передачи генетической информации и, в-третьих, нарушение нормального состояния цитоплазматических мембран и клеточной оболочки. Конечно, такая классификация достаточно условна [76], но она помогает выявить сходство и различие в механизмах действия различных антибиотиков. [c.192]

Тесная связь между синтезом РНК и синтезом белка привела к предположению, что генетическая информация ДНК передается на РНК, которая при синтезе белка действует в качестве матрицы. Возможно, однако, что в некоторых случаях ДНК непосредственно служит матрицей при синтезе белка. Из этого следует, что РНК переносит генетическую информацию и существует механизм, который позволяет определенным образом отбирать и располагать аминокислоты вдоль молекулы РНК. Исследования, проведенные с вирусом табачной мозаики, показывают, что почти чистые препараты вирусной РНК могут передавать генотип этого вируса. В результате изучения специфичных аминоацил-з-РНК-синтетаз точно установлено, что эти ферменты могут катализировать образование специфичных соединений с s-PHK для каждой белковой аминокислоты. Специфичность этих соединений должна обеспечить их присоединение только к соответствующему месту на матрице. Получены данные, что такая специфичность обусловлена последовательностью нуклеотидов в s-PHK. Поэтому можно предположить, что каждое соединение аминокислота — s-PHK присоединяется к матричной РНК водородной связью. [c.486]

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]

Синтез 3, 5 -фосфодиэфирной связи в РНК осуществляется так же, как и в ДНК. Опять З -гидроксильная группа растущей цепи (РНК) атакует соответствующий мономерный трифосфат, как диктуется матрицей, образуя фосфодиэфирную связь с последующим отщеплением пирофосфата. Эта реакция катализируется ферментом РНК-иолимеразой. В данном случае матрица — это ДНК, так как генетическая информация, хранящаяся в форме ДНК, передается полимерной РНК (так называемой мРНК). В качестве матрицы служит лишь одна из двух цепей ДНК. Однако для начала синтеза не требуется затравки РНК- Фермент просто связывается с определенным участком цепи ДНК, и отсюда начинается синтез РНК этот участок называется промотором. Происходящую прн этом реакцию можно представить следую- [c.152]

Белки (аминокислотные полимеры) и нуклеиновые кислоты (нуклеотидные полимеры) — это основа жизни. Ферменты — это белки, катализирующие химические реакции, необходимые для процессов жизнедеятельности, тогда как нуклеиновые кислоты служат банком данных — хранилищем генетической информации, сосредоточенной в клеточном ядре. В заключение этой главы мы кратко рассмотрим происхождение этих биополимеров. С этой целью сформулируем некоторые фундаментальные вопросы, на которых следует ниже остановиться. С чего начались химические процессы, необходимые для поддержания жизни, или, другими словами, каким образом происходило образование пептидных связей в пребиотическпй период Как появились макромолекулы, имеющие важное биологическое значение Чем вызвана асимметрия и хиральность органическ гх молекул На некоторые из этих вопросов хотя бы частично сумели ответить химики, пытавшиеся воспроизвести условия, которые существовали в примитивной атмосфере Земли того времени. [c.181]

Используемая для краун-эфиров сокращенная номенклатура довольно проста первое число означает общее число атомов в кольце, а второе — общее число гетероатомов. Легко усмотреть аналогию между такими комплексами, имеющими полость для связывания лиганда Ь, и активным центром фермента, специфически узнающим свой субстрат. Размер макроцикла может меняться и тем самым обеспечивать связывание лигандов разных размеров. Циклические полиэфиры типа краун сравнительно легко можно получить и подвергнуть разнообразным структурным модификациям. Эту область химии Крам предложил назвать химией до-норно-акцепторного комплексообразования [134—136]. Напомним также о гипотезе замка и ключа , предложенной Фишером в 1894 г. для описания структурного соответствия между ферментом и его субстратом в ферментсубстратном комплексе. Помимо ферментативного катализа и ингибирования комплексообразование играет первостепенную роль в таких биологических процессах, как репликация, хранение и передача генетической информации, иммунный ответ и транспорт ионов. В настоящее время накоплено уже достаточно сведений о структуре таких комплексов, чтобы подтолкнуть химиков-органиков к созданию высокоструктурированных молекулярных комплексов и к изучению специфического химизма процессов комплексообразования. [c.266]

РНК-полимеразы — это ферменты, осуществляющие транскрипцию генетической информации с цепи ДНК. Поскольку ДНК в клетке состоит из двух цепей, невольно возникает вопрос каким образом на двухцепочечной матрице может образовываться одноцепочечная РНК Частичный ответ на этот вопрос следует из того факта, что очищенные РНК-полимеразы способны также синтезировать РНК из четырех рибонуклеозидтрифосфатов, используя в качестве матрицы одноцепочечную ДНК. Этот факт позволяет предположить, что механизм транскрипции, подобно механизму репликации ДНК, включает в себя спаривание оснований. С этим выводом хорошо согласуется способность РНК-полимеразы превращать одноцепочечную ДНК из бактериофагу ФХ174 (дополнение 4-В) в двуХ1 рчечную гибридную люл улу [c.205]

Биологическое связывание азота осуществляется определенными организмами (прокариотами) — бактериями и сине-зелеными водорослями. Связывающие азот бактерии могут быть свободно живущими или могут существовать в симбиотической связи с растениями. Из последней категории особенно важен род Rhizobium, который образует способные связывать азот клубеньки на корнях важных сельскохозяйственных бобовых культур (сои, клевера и люцерны). В этом симбиозе специфичностью обладают как растения, так и бактерии, хотя биохимическая основа их симбиотического взаимодействия не ясна. Считают, что бактерия содержит всю генетическую информацию, необходимую для синтеза фермента нитрогеназы, который катализирует процесс связывания азота. После того, как бактерии рода Rhizobium поселяются на корнях растения-хозяина, они вскоре превращаются в увеличенные клетки, не способные к репродукции (бактериоиды) заключенные в мембрану, они живут в цитоплазме клетки растения-хозяина. [c.400]

Белки—это высокомолекулярные азотсодержащие органические вещества, молекулы которых построены из остатков аминокислот. Название протеины (от греч. рго1о8—первый, важнейший), по-видимому, более точно отражает первостепенное биологическое значение этого класса веществ. Принятые в отечественной литературе термины белки и белковые вещества связаны с обнаружением в тканях животных и растений веществ, имеющих сходство с белком куриного яйца. В наше время, когда абсолютно достоверно установлено, что наследственная информация сосредоточена в молекуле ДНК клеток любых живых организмов, не вызывает сомнения, что только белки являются теми молекулярными инструментами, при помощи которых реализуется генетическая информация. Без белков, в частности ферментов, ДНК не может реплицироваться, не может самовоспро-изводиться, т.е. лишена способности передавать генетическую информацию. [c.19]

Доказано индуцирующее действие кортизона и гидрокортизона на синтез в ткани печени некоторых белков-ферментов триитофаниирролазы, тирозинтрансаминазы, серии- и треониндегидратаз и др., свидетельствующее, что гормоны действуют на первую стадию передачи генетической информации-стадию транскрипции, способствуя синтезу мРНК. [c.277]

Проблема синтеза белка тесно связана с понятием генетического кода. Генетическая информация, закодированная в первичной структуре ДНК, еще в ядре переводится в нуклеотидную последовательность мРНК. Вопрос о том, каким образом эта информация передается на белковую молекулу, долго не был ясен. Первые указания на существование прямой линейной зависимости между структурой гена и его продуктом — белком можно найти у Ч. Яновского. В серии изящных опытов с применением методов генетического картирования и секвенирования он показал, что порядок изменений в структуре мутантного гена триптофансинтазы у Е. oli точно соответствует порядку изменений в аминокислотной последовательности молекулы белка-фермента. [c.520]

Общую теорию регуляции синтеза белка разработали французские ученые, лауреаты Нобелевской премии Ф. Жакоб и Ж. Моно. Сущность этой теории сводится к выключению или включению генов как функционирующих единиц, к возможности или невозможности проявления их способности передавать закодированную в структурных генах ДНК генетическую информацию на синтез специфических белков. Эта теория, доказанная в опытах на бактериях, получила широкое признание, хотя в эукариотических клетках механизмы регуляции синтеза белка, вероятнее всего, являются более сложными (см. далее). У бактерий доказана индукция ферментов (синтез ферментов de novo) при добавлении в питательную среду субстратов этих ферментов. Добавление конечных продуктов реакции, образование которых катализируется этими же ферментами, напротив, вызывает уменьшение количества синтезируемых ферментов. Это последнее явление получило название репрессии синтеза ферментов. Оба явления—индукция и репрессия—взаимосвязаны. [c.535]

Транспортные и информационные РНК управляют биосинтезом белков. Как отмечалось выше, последовательность аминокислотных остатков в полипептидных цепях закодирована в ДНК. ДНК находится в ядре клетки. Однако пептидный синтез протекает вне ядра клетки в рибосомах. Это означает, что генетическая информация должна безошибочно передаваться от места ее хранения к месту синтеза. Для этого в ядре клетки на матрице ДНК при участии фермента РНК-полимеразы из рибонуклеозидфосфатов строятся информационные (матричные) РНК. На основе того факта, что спаренными друг с другом могут оказаться только комплементарные основания, информационная РНК содержит комплементарный код действующего как матрица тяжа ДНК. Таким путем информация транскрибируется [3.4.5]. Информационная РНК становится тем самым собственно матрицей для синтеза полипептидов, который протекает как второй этап процесса в рибосоме. Необходимые для этого а-аминокислоты могут попасть к матричной [c.666]

Вся информация о строении и функционировании любого живого организма содержится в закодированном ввде в его генетическом материале, основу которого составляет дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). ДНК большинства организмов — это длинная двухцепочечная полимерная молекула. Последовательность мономерных единиц (дезоксирибонуклеотидов) в одной ее цепи соответствует (комплементарна) последовательности дезоксирибонуклеотидов в другой. Принцип комплементарности обеспечивает идентичность новосинтезированных молекул ДНК, образующихся при их удвоении (репликации), исходным молекулам. Индивидуальными генетическими элементами со строго специфичной нуклеотидной последовательностью, кодирующими определенные продукты, являются гены. Одни из них кодируют белки, другие -только молекулы РНК. Информация, содержащаяся в генах, которые кодируют белки (структурных генах), расшифровывается в ходе двух последовательных процессов синтеза РНК (транскрипции) и синтеза белка (трансляции). Сначала на определенном участке ДНК как на матрице синтезируется матричная РНК (мРНК). Затем в ходе согласованной работы многокомпонентной системы при участии транспортных РНК (тРНК), мРНК, ферментов и различных белковых факторов осуществляется синтез белковой молекулы. Все эти процессы обеспечивают правильный перевод зашифрованной в ДНК генетической информации с языка нуклеотидов на язык аминокислот. Аминокислотная последовательность белковой молекулы однозначно задает ее структуру и функции. [c.29]

Информационные РНК служат матрицайтгдля синтеза различных белковых молекул. Перевод генетической информации с языка нуклеотидов на язык аминокислот — сложный многостадийный процесс, включающий активацию аминокислот, образование ими комплексов с особым видом РНК (транспортными РНК, или тРНК), взаимодействие этих комплексов с иРНК, связанной с рибосомой, приводящее в конечном итоге к формированию полипептидной цепи, аминокислотный состав которой изначально запрограммирован в определенном участке ДНК. В осуществлении каждой из стадий, ведущих к синтезу молекулы белка, участвует несколько различных ферментов. [c.143]

К 1970 г. исследования так называемой системы рестрикции и модификации, которая существует в прокариотических клеткак и предохраняет от попадания внутрь клетки чужеродной генетической информации, приаели к выделению первого из ферментов, осуществляющих рестрикцию. Им оказалась эндонуклеаза, расщепляющая ДНК по определенной последовательности оснований. Затем было найдено около 400 подобных ферментов, способных узнавать свыше 90 различных последовательностей в ДНК. [c.297]

Основная функция нуклеиновых кислот заключается в хранении, воспроизведении и передаче генетической информации. Являясь системами динамическими, нуклеиновые кислоты осуществляют все процессы с высокой скоростью и эффективностью, постоянно аэаимодействуя с соответствующими белками, прежде всего с ферментами. Главными процессами с их участием являются репликация, транскрипция и трансляция. [c.406]

Для улучшения свойств сельскохозяйственных растений необходимо внедрение в них такой генетической информации, которая делала бы их устойчивыми к засухе, заморозкам, позволяла расти на засоленных почвах, придавала способность фиксировать азот и устойчивость к сельскохозяйственным вредителям. Это осуществляют переносом соответствующих генов из растений, обладающих подобными свойствами. Так, в качестве примера можно привести создание петунии (Ре1ип1а) или табака (N oliana 1аЬасит), устойчивых к гербициду глифосату, путем введения в клетки растений гена, дающего резистентный к этому веществу фермент. Полученные клетки были затем превращены в целые растения. Внедрение полезной генетической информации осуществлено с помощью Т -плаз-миды. [c.442]

Ферменты и ферментные системы могут функционировать in vitro, однако их источником являются живые организмы, содержащие генетическую информацию о синтезе первичных метаболитов, или ферментов. Поэтому вид микроорганизма накладывает отпечаток на характеристику биокатализатора. Так, например, бактерии-термофилы синтезируют ферменты, которые будут эффективны при повышенных температурах скорее, чем ферменты психрофилов. В любом случае для производства важны продуцент и образуемый им фермент (целевой продукт), о которых следует иметь представление в возможно полном объеме. [c.215]

Однако даже в случае реализации генно-инженерных разработок измененная наследственная информация на уровне молекул инкорпорируется затем в клетках, с которыми и приходится иметь дело в биотехнологическом процессе Из этого можно вывести представление об уровнях биотехнологии клеточном и молекулярном Тот и другой определяются биообъектами В первом случае дело имеют с клетками, например, актиномицетов при получении антибиотиков, микромицетов при получении лимонной кислоты, животных при изготовлении вирусных вакцин, человека при изготовлении интерферона Во втором случае дело имеют с молекулами, например, с нуклеиновыми кислотами в так называемой"ре-комбинантной ДНК-биотехнологии" (рДНК-биотехнология), базирующейся на генной инженерии и составляющей сущность предмета "Молекулярная биотехнология", или на использовании отдельных ферментов (ферментных систем), например, протеаз в моющих средствах, липаз для модификации вкуса молочных продуктов и т д Однако необходимо помнить, что в начальной или конечной стадии молекулярный уровень трансформируется в клеточный Так, ферменты продуцируются клетками, а при генно-инженерных разработках реципиентом новой генетической информации становится также клетка [c.42]

В штаммах Es heri hia oli, устойчивых к аминогликозидным антибиотикам, присутствуют R-факторы, несущие генетическую информацию, необходимую для синтеза модифицирующих ферментов. Известно три типа трансформации аденилирование, ацетилирование и фосфорилирование. При изучении модификации аминогликозидных антибиотиков устойчивыми штаммами для выделения и очистки соответствующих производных широко [c.220]

Гипотеза один ген — один фермент , предложенная Бидлом и Тэйтумом, легла в основу положения о том, что специфичное строение белка регулируется генами. Предполагают, что генетическая информация закодирована специфичной последовательностью нуклеотидов в ДНК. Эта последовательность регулирует первичную структуру белков. [c.486]

Вторая замечательная особенность процесса самовоспроизведения живых организмов-необычайно высокая стабильность генетической информации, хранящейся в ДНК. До наших дней сохранились лишь немногие древние записи, хотя они бьши вытравлены на медных пластинках или высечены на камне. Например, рукописи Мертвого моря и Розеттский камень, давший ключ к расшифровке древнеегипетских иероглифов, насчитьшают всего несколько тысячелетий. Однако есть все основания считать, что многие современные бактерии имеют почти те же размеры, форму, внутреннюю структуру и содержат те же типы строительных блоков молекул ферментов, что и бактерии, жившие миллионы лет назад. И это постоянство сохраняется, несмотря на то что бактерии, как и все другие организмы, подвержены непрерьшным эволюционным изменениям. Генетическая информация не записана на меди и не выбита на камне, а хранится в форме ДНК-настолько хрупкой органической молекулы, что она разрывается на множество фрагментов при [c.20]

Другой аспект гипотезы Уотсона-Крика состоит в том, что структура двойной спирали ДНК указывает способ, с помощью которого может быть точно воспроизведена содержащаяся в ДНК генетическая информация (рис. 27-13). Поскольку две цепи двойной спирали ДНК структурно комплементарны, их нуклеотидные последовательности несут комплементарную друг по отношению к другу информацию. Уотсон и Крик постулировали, что репликация ДНК в ходе деления клеток начинается с разделения двух цепей, каждая из которьк становится матрицей, определяющей нуклеотидную последовательность новой комплементарной цепи, образуемой с помощью репликативных ферментов. Была выска- зана мысль, что правильность репликации каждой из цепей ДНК должна обеспечиваться точным соответствием и стабильностью комплементарных пар оснований А=Т и 0=С в двух дочерних дуплексах, каждый из которых содержит одну цепь родительской ДНК и новро цепь, комплементарную этой родительской цепи. Было постулировано также, что каждая вновь образованная дочерняя двойная спираль попадает в дочернюю клетку без каких-либо изменений. В гл. 28 мы увидим, как эта гипотеза была экспериментально подтверждена. [c.864]

Ферменты и прочие белки, участвующие в процессах репликации и транскрипции ДНК, относятся к числу самых замечательных из всех известных биологических катализаторов. Они способны создавать эти гигантские макромолекулы из мононуклеотидо в-предшествен-ников, используя энергию фосфатной группы, и с исключительной точностью осуществлять перенос генетической информации от матрицы к новосинтезируе-мой цепи. Кроме того, при работе этих ферментов должны рещаться сложные механические проблемы, поскольку, прежде чем в дело вступят реплицирующие ферменты, должно произойти расплетание родительской двухцепочечной ДНК так, чтобы ферменты могли получить доступ к информации, закодированной в последовательности оснований внутри двойной спирали. Более того, в эукариотических клетках система репликации тесно связана со сложной трехмерной организацией хроматина и нуклеосом. [c.894]

Вирусы — мельчайшие из инфекщюнных организмов. Хотя противовирусная химиотерапия по сравнению с антибактериальной находится в зачаточном состоянии, здесь также имеются яркие достижения. Вирусы содержат очень мало генетической информации и могут быть подвергнуты химическому воздействию лишь на немногих биохимических стадиях своего существования. В борьбе за выживание вирусы захватывают и подчиняют себе клеточный аппарат размножения. Это, к сожалению, означает, что многие стадии биологических процессов у вирусов и млекопитающих идентичны. Поэтому трудно воздействовать на вирус, не подвергая опасности организм-хозяин. Чтобы найти безвредное терапевтическое средство, необходимо идентифицировать биохимические процессы, уникальные для клетки, пораженной вирусной инфекцией. Вирусная ДНК-поли-мераза представляет возможный объект атаки. Этот фермент участвует в синтезе вирусных нуклеиновых кислот. Известны примеры соединений, которые действуют как ингибиторы вирусной ДНК-полимеразы, однако часто это соединения применимы лишь для локального воздействия. Противолишайное средство ацикловир эффективно только при локальном воздействии, а также при пероральном и внутривенном введении. Оно относительно безопасно, так как на ферменты незаряженных клеток не действует. Ацикловир приобретает способность блокировать синтез вирусной ДНК лишь в присутствии определенных вирусных ферментов. [c.99]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология