Стр. 114 - А.Я.Николаев - Биологическая химия (2004)

Упрощенная HTML-версия

Глава 4. Биосинтез нуклеиновых кислот и белков (матричные биосинтезы)
1 1 9
Процесс заражения бактерии фагом представляет собой сложную последова­
тельность молекулярных событий. Фаг присоединяется к ее поверхности с помо­
щью хвостовых нитей, и конец хвоста фиксируется на оболочке бактерии. При­
крепление фага к бактерии основано на комплементарном взаимодействии бел­
ков хвостовых нитей и конца хвоста с веществами бактериальной стенки. Затем
наружная трубка хвоста сокращается, внутренняя трубка проникает через оболоч­
ку бактерии, и через нее из головки внутрь бактерии «впрыскивается» ДНК фага,
тогда как белковая оболочка фага остается на поверхности. Через некоторое вре­
мя, измеряемое десятками минут, в бактерии обнаруживается уже несколько сот
фаговых частиц, имеющих и белковую оболочку, и ДНК внутри нее. Из этого сле­
дует, что вся информация о структуре фага содержится в его ДНК.
Такого рода работами завершилась линия исследований, посвященных выяс­
нению материальной основы наследственности; начало этой линии восходит к
первым наблюдениям и осознанию явления наследственности, роль которой ста­
ла вполне ясной после появления теории биологической эволюции.
Механизм репликации
После установления химической природы наследственного материала проблема
самовоспроизведения (репликации) хромосом, а точнее —генотипа превратилась
в проблему репликации ДНК. Первостепенное значение для решения этой про­
блемы имела разработка модели строения ДНК Ф. Криком и Дж. Уотсоном в 1953 г.
Структура двойной спирали позволяла представить простой механизм реплика­
ции ДНК: двойная спираль сначала раскручивается, цепи расходятся, а затем каж­
дая одноцепочечная половина молекулы ДНК достраивается до целой, двухцепо­
чечной молекулы:
G—С—С—А—T—А —► G—С—С—А—T—А
/
: : : : : :
G - С—С—А—Т—А
С—G - G - Т—A—T
С—G—G—Т—A—T
G - C - C - A - - T - А
^ С—G - G—Т—A—T —► С—G - G - ’Г—A—T
Последовательность нуклеотидов вновь синтезирующихся цепей определяет­
ся правилом комплементарности оснований и последовательностью нуклеотидов
имеющейся цепи. Иначе говоря, имеющиеся нуклеотидные цепи служат матрицей
для синтеза новых цепей; в результате получаются две двухцепочечные молекулы
ДНК, идентичные исходной молекуле.
Такой способ репликации получил название полуконсервативного (в принци­
пе возможен и другой механизм — консервативный, при котором вновь синтези­
руемая нуклеотидная цепь образуется прямо на двойной спирали ДНК, без ее рас­
кручивания). Полуконсервативный механизм репликации ДНК нашел подтверж­
дение в экспериментах с клетками кишечной палочки. Культуру Е. coli на
протяжении нескольких поколений выращивали на среде, содержащей в каче­
стве единственного источника азота 15NH4Cl. После этого все вещества кле­
ток Е. coli, в которые входит азот, содержали не обычный изотоп азота 14N, а