Электронные представления в теории точенных мутаций - Данилов В.И.
Электронные представления в теории точенных мутаций
Автор: Данилов В.И.Другие авторы: Квенцель Г.Ф.
Издательство: К.: Наука думка
Год издания: 1971
Страницы: 84
Читать: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
Скачать:
В. И. ДАНИЛОВ, Г. ф. КВЕНЦЕЛЬ
ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ В ТЕОРИИ ТОЧЕЧНЫХ МУТАЦИЙ
В. И. ДАНИЛОВ. Г. Ф. КВЕНЦЕЛЬ
ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ В ТЕОРИИ ТОЧЕЧНЫХ МУТАЦИЙ
«НАУКОВА ДУМКА» КИЕВ —1971
57.04
Д18
УДК 541.141.4:575.24
В книге на основе литературных данных и исследований авторов сформулированы теоретические представления в области электронной теории мутагенеза.
С позиций квантовой химии рассмотрены актуальные проблемы механизмов точечных мутаций, возникающих за счет таутомерии и ионизации нуклеотидных оснований, туннельного переноса протонов по водородным связям ДНК в результате действия различных химических агентов, ультрафиолетовой и ионизирующей радиации. Представляет собой первый в мировой литературе обзор работ по квантовой генетике.
Рассчитана на специалистов в области биофизики, молекулярной биологии и генетики, физиков, химиков и математиков, интересующихся вопросами современной биологии, а также может служить дополнительным пособием по курсу генетики для студентов биологических факультетов.
Ответственный редактор чл.-кор. АН УССР С. М. Гершензон
Рецензенты: докт. биол. иаук И. Н. Тодоров, канд. физ.-мат. наук В. А. Куприевич
9
?—‘0—" Редакция биологической литературы
266—71М Зав. редакцией В. J1. Щитковская
ВВЕДЕНИЕ
Своими огромными успехами за последние годы биология обязана тому, что она вступила в самое тесное соприкосновение с физикой, химией и математикой. Эти успехи полностью подтвердили основное положение знаменитой книги Шредингера «Что такое жизнь с точки зрения физики» о том, что механизм жизнедеятельности может быть полностью описан физическими законами. В настоящее время представляется почти очевидным высказанное Шрединге-ром еще около 30 лет назад фундаментальное положение о том, что постоянство наследственных свойств не является молекулярно-статистическим, а существенным образом связано со свойствами индивидуальных молекулярных структур; стабильность последних имеет ту же природу, что и стабильность других атомно-молекулярных систем, и объясняется дискретностью их энергетического спектра, а изменения носителя наследственных признаков (ДНК) — мутации — представляют собой квантовые переходы 1. Благодаря этим представлениям, а также существенному использованию идей теории информации, дающих конкретное выражение формулы Шредингера «возникновение порядка из иирядка», стали возможными выдающиеся открытия в биологии в области явлений наследственности, приведшие к выяснению роли нуклеиновых кислот.
Этот период развития современной биологии, завершившийся полной расшифровкой генетического кода, привел к пониманию общего механизма передачи наследственной информации и изменения наследуемых свойств; можно сказать v что создана феноменологическая картина молекулярного механизма передачи генетической информации.
1 Как показано недавно Дайсоном [1], даже устойчивость макротела определяется чисто квантовомеханическим принципом — принципом Паули.
3
Теперь, когда принципиальная сторона проблемы может считаться выясненной, появилась возможность установить роль отдельных молекул и их фрагментов в элементарных биологических актах; появился широкий круг задач молекулярной биологии, допускающих строгую квантово-мехаиическую постановку. Несмотря на то, что квантовое рассмотрение даже отдельных фрагментов биополимеров сопряжено с большими математическими трудностями, которые удается преодолеть только с помощью современных ЭВМ, за последнее десятилетие в этом направлении были достигнуты определенные успехи. Так как мутации представляют собой ошибки при хранении и передаче информации, записанной в молекулах нуклеиновых кислот, то, очевидно, с точки зрения квантовой механики, они обусловлены квантовыми переходами в этих молекулах, сопровождающимися изменением их электронной структуры. Поэтому в последние годы для решения ряда вопросов мутагенеза все шире привлекаются идеи и методы квантовой механики.
По-видимому, именно квантовомеханический подход в сочетании с современным физическим и биохимическим экспериментом позволит выяснить тонкий механизм индуцирования мутаций различными агентами. Установление точной картины квантовых процессов, сопровождающих элементарный мутационный акт, может в значительной мере помочь в решении проблемы получения направленных мутаций, что таит огромные перспективы—от лечения наследственных болезней до создания новых органических форм.
Рассмотрению квантовых аспектов молекулярных механизмов точечных мутаций и посвящена настоящая книга.
Авторы выражают глубокую благодарность акад. АН УССР А. И. Бродскому за большой интерес к исследованиям по квантовой биологии и постоянную их поддержку, которая в значительной мере способствовала написанию этой книги.
Авторы искренне признательны чл.-кор. АН УССР С. М. Гершензону и чл.-кор. АН УССР К. Б. Толпыго за полезные консультации и интерес к электронным аспектам мутационной теории, докт. хим. наук Э. И. Будовскому и канд. хим. наук Е. Д. Свердлову за обсуждение возможных механизмов мутагенного действия гидроксиламина, канд. физ.-мат.наук М. Д. Франк-Каменецкому за многочисленные дискуссии по туннельному механизму мутаций, а также Н. В. Желтовскому за помощь при подготовке рукописи.