Генетика - Гуляев Г.В.
Скачать (прямая ссылка):
Прямые доказательства того, что непосредственно на ДНК белок не синтезируется и промежуточной матрицей в этом процессе несомненно служит РНК, были получены в опытах с использованием р'адиоавтографии. На рисунке 57 показан радиоавтограф клетки, которую на короткое время (15 мин) помещали в среду с
ПС/
'?>
°$ь
$
/
2
о
-*°ь
~вкх
радиоактивным цитидином.
При распаде трития (3Н), включаемого в РНК, каждый электрон оставляет след в виде черной точки.
Видно, что почти вся вновь образуемая РНК обнаруживается в ядре.
На рисунке 57,2 показан радиоавтограф той же клетки, которую на 12 мин помещали в среду с радиоактивным уридином и затем на более продолжительное время переносили в среду с обыкновенным цитидином.
Можно наблюдать, что почти вся цитидиновая метка, обнаруживаемая вначале в ядре, перешла в цитоплазму. Этот 'опыт показывает, что в клетке вся РНК синтезируется в ядре, т. е. там, где содержится ДНК. Затем почти вся образовавшаяся в ядре РНК переходит в цитоплазму — к месту синтеза белка. В ядре остается только очень небольшая часть РНК, необходимая для образования ядерных белков.
Точными опытами установлена прямая зависимость между содержанием в клетках РНК и количеством синтезируемого ими белка.
Клетки, богатые РНК, синтезируют больше имеющие пониженное содержание ее.
Совокупность большого числа фактов и наблюдений привела к формулированию основного генетического постулата матричной теории наследственности, который схематически обычно выражается так:
ЯКУ
-ооС
¦&оь
-е-ог
~©ос
Зои-воС-
4’.
Рис. 56. Схема самоудвоения (репликации) молекул ДНК.
белка, чем клетки,
^ДНК (транскрипция) РНК (трансляция)
^ (репликация)'------------------------------=»- белок
Рис. 57. Радиоавтограф синтеза РНК на ДНК-матрице:
/ — клетка, помещенная на 15 мин в среду с радиоактивным дитидином. Каждая черная точка -г след электрона, испускаемого при распаде 3Н (трития), включенного в РНК. Почти вся новообразованная РНК обнаруживается в ядре. 2—та же клетка, помещенная на 12 мин в среду с радиоактивным урндином и перенесенная затем на 1 ‘/а ч в среду с немеченным ци-тидином. Практически вся метка, включенная за первые 12 мин, перешла из ядра в цитоплазму (по Уотсону).
Репликация — процесс самоудвоения ДНК, в котором роль матрицы играет сама молекула ДНК. Изогнутая стрелка поясняет, что при репликации молекулы ДНК размножаются путем самокопн-рования. Транскрипция — перенос (переписывание) информации о нуклеотидном строении ДНК на РНК- Стрелка показывает, что РНК образуется на ДНК-матрицах. Трансляция — процесс, в котором матрицей для биосинтеза белка служит РНК. Она определяет последовательность аминокислот во всех белках. Стрелка указывает, что происходит считывание (трансляция) или перевод информации о нуклеотидном строении РНК на аминокислотное строение белка (рис. 58).
Следовательно, ДНК, входя в состав ядра клетки, благодаря свойству самоудвоения молекул сохраняет свое количественное постоянство при делении клеток, определяет структуру и регулирует синтез образующихся в клетке белков. Но молекулы ДНК не являются непосредственно матрицами в самом процессе синтеза белка. Сначала происходит перенос генетической информации о нуклеотидном строении ДНК на РНК. Затем последняя сама становится матрицей и в соответствии с информацией, полученной от ДНК, определяет последовательность соединения аминокислот в белковой молекуле.
Теперь, когда нам в общих чертах известна господствующая в молекулярной генетике теория наследственности, рассмотрим, как происходит транскрипция генетической информации. Она осуществляется путем синтеза информационной РНК (м-РНК) на ДНК-матрице. Название информационной эта РНК получила за то, что она, проникая через поры ядерной оболочки, несет в цитоплазму (к месту синтеза белка) информацию о порядке чередования нуклеотидов в молекуле ДНК. Строится молекула «-РНК на одной из цепочек молекулы ДНК-матрицы во время ее раздвоения при участии специального фермента РНК-полимеразы (рис. 59).
Рис. 58. Схема репликации, транскрипции и трансляции генетического • материала в клетке.
Спаривание нуклеотидов идет по принципу комплементарно-сти: последовательность нуклеотидов в молекуле м-РНК определяется их последовательностью в цепочке ДНК, при этом гуани-ловая кислота соединяется с цитидиловой, тимидиловая — с аде-ниловой, а адениловая кислота ДНК не с тимидиловой, как это ¦бывает при репликации ДНК, а с уридиловой кислотой. Одна молекула и-РНК, как правило, несет информацию о строении одной полипептидной цепи.
Как только заканчивается построение на ДНК-матрице цепи м-РНК, она сразу же переходит в цитоплазму и прикрепляется там к одной из рибосом. Вслед за этим начинается синтез белка. Но прежде необходимо познакомиться с генетическим кодом.
Генетический код. Любые различия между организмами сводятся к различиям в структурном и количественном составе их
