Стр. 121 - А.Я.Николаев - Биологическая химия (2004)

Упрощенная HTML-версия

126
Часть I. Строение информационных молекул и матричные биосинтезы
заключить, что гены контролируют синтез ферментов, и связь между геном и фе­
нотипическим признаком представить следующим образом:
Ген —> Фермент —* Продукт реакции
Некоторые продукты реакции проявляются как непосредственно видимые
фенотипические признаки классического типа, например пигмент цветка. Одна­
ко первым продуктом гена может быть не обязательно фермент, а любой белок,
свойства которого определяют тот или иной фенотипический признак. Напри­
мер, от зрительного пурпура (родопсина) сетчатки глаза зависит способность вос­
принимать свет, от синтеза фибриллярных белков кератинов зависит образова­
ние шерсти или рогового покрова, и т. д.
В 40-50-е годы XX в. это представление о связи между генотипом и феноти­
пом было экспериментально подтверждено на многих ферментах и других белках
разных организмов; результаты нашли отражение в афористической формуле:
один ген — один белок.
Ho каким образом гены контролируют синтез белков? Можно представить два
механизма: а) ген просто включает и выключает синтез белка; б) ген содержит
инструкцию о строении белка.
В решении этого вопроса помогло исследование другой наследственной болез­
ни человека — серповидно-клеточной анемии. Л. Полинг (США) в 1949 г. обнару­
жил, что гемоглобин таких больных отличается от гемоглобина здоровых людей
по электрофоретической подвижности. Как стало ясно позднее, это различие
обусловлено заменой 6Glu
-*
Val в (3-цепи гемоглобина. Отсюда следовал вывод,
что геи определяет первичную структуру белков. При этом информация, записан­
ная с помощью определенного чередования нуклеотидных остатков, переводится
в информацию, записанную чередованием аминокислотных остатков. Это можно
сравнить с переводом записи, сделанной азбукой Морзе, на буквенную запись.
ДНК в клетках эукариот сосредоточена главным образом в ядре, а синтез бел­
ков обнаруживается и в частях клетки, не содержащих ДНК. Роль промежуточ­
ного переносчика информации от ДНК к местам синтеза белка выполняют рибо­
нуклеиновые кислоты. Направление потока информации в клетке от генотипа к
фенотипу представляют так: ДНК
-*
РНК -* белки. Иначе говоря, ДНК служит
матрицей для синтеза РНК, а РНК — матрицей для синтеза белков (см. рис. 4.1).
Это положение называют основным постулатом молекулярной биологии.
БИОСИНТЕЗ РНК (ТРАНСКРИПЦИЯ)
Синтез РНК можно представить следующей схемой:
ДНК
М ТФ + /УТФ + тпГТФ + иЦТФ - РНК
+ (k + I + т + п )
H
4
P
2
O7.
Субстратами реакции служат трифосф аты рибонуклеозидов. Реакция идет
только в присутствии ДНК, выполняющей роль матрицы. Матрицей служит одна
из цепей ДНК, называемая матричной (а также кодирующей, значащей) цепью.
Все синтезированные молекулы РНК имеют структуру, комплементарную матри­
це, т. е. одной из цепей ДНК. Поскольку РНК представляет собой одноцепочечную