О природе живого: механизмы и смысл - Ичас М.
ISBN 5-03-002805-6
Скачать (прямая ссылка):
Цепь информационной РНК, подобно перфоленте, протаскивается через определенный участок рибосомы (рис. 6-3). В месте контакта “ленты” с рибосомой один за другим оказываются по-
следовательные кодоны (триплеты нуклеотидов). Если аминокислота, соответствующая данному кодону, случайно приближается к этому месту, то она присоединяется к растущей белковой цепи, тогда как все другие аминокислоты отвергаются. Затем “лента” сдвигается на один шаг в три нуклеотида, и цикл повторяется. Таким образом, аминокислоты присоединяются по одной, постепенно удлиняя белковую цепь. У кролика (и, вероятно, у человека) белковая молекула синтезируется за несколько минут, а у бактерий, где все идет быстрее, синтез занимает считанные секунды.
"Адапторы"
Аминокислоты не могут прямо связываться с кодонами, так как не способны взаимодействовать с РНК. Поэтому вначале они реагируют с “переносчиками”, или “адаптерами” — небольшими taK называемыми транспортными РНК (тРНК). Аминокислота прикрепляется к одному из концов тРНК, а в другом участке тРНК имеется триплет нуклеотидов, позволяющий ей связываться с кодоном мРНК на рибосоме. Этот участок носит название антикодона, и его три нуклеотида комплементарны нуклеотидам кодона. Так, аминокислота глицин кодируется триплетом GGA, а антикодон соответствующего адаптора имеет последовательность CCU, способную взаимодействовать с кодоном GGA в мРНК таким же способом, как взаимодействуют друг с другом комплементарные цепи ДНК. Существует 20 ферментов, которые присоединяют аминокислоты к соответствующим адапторам (тРНК):
Аминокислота
Антикодон Кодон
Предопределение трехмерной структуры белка одномерной последовательностью аминокислот
Последовательность аминокислот белка, закодированная в линейной последовательности нуклеотидов ДНК, в свою очередь определяет трехмерную структуру белка. Этот кажущийся очень простым принцип кодирования трехмерной структуры одномерной
Глицин
"Адаптор” — тРНК
CCU
GGA ... мРНК
структурой на самом деле весьма необычен: не исключено, что он возможен только в системе нуклеиновая кислота — белок.
Сложность организма
Как указывал фон Нейман, самореп л и ди ру ющаяся система должна быть достаточно сложной. Сложность организма можно оценить по количеству нуклеотидов в его ДНК. У бактерий их обычно около двух миллионов. Если посчитать, что в среднем белковая цепь построена из 200 аминокислот, мы увидим, что бактериальная ДНК может обеспечить синтез примерно 3500 различных белков. Значит, это число (или, возможно, несколько меньшее) достаточно для создания самореплицирующейся системы, способной строить свои компоненты из простых веществ и извлекать энергию из окружающей среды.
Вирусы
Бактерии — вероятно, простейшие организмы, способные к независимому существованию. Правда, вирусы еще мельче и в них гораздо меньше ДИК, по сами по себе они существовать не могут: это облигатные паразиты, которые полностью зависят от своих хозяев, так как метаболический аппарат вируса лишен многих важнейших ферментных систем. Вирусы не способны осуществлять дыхание, брожение и синтез “строительных блоков” для создания крупных молекул. Поэтому в отличие от бактерий они не растут на питательных средах и размножаются только в живых клетках. Вне клеток они биохимически инертны. Многие вирусы можно даже получать в кристаллической форме.
Любой вирус представляет собой нуклеиновую кислоту (ДНК или РНК), покрытую белковой оболочкой. Он способен заставить белок-синтезирующую систему клетки-хозяина вырабатывать все белки, нужные для его воспроизводства. Именно поэтому так трудно найти “антибиотики” для лечения вирусных болезней. Дело в том, что белок-синтезирующий аппарат — это необходимая часть клетки, и почти все, что подавляет выработку им вирусных белков, нарушает также и жизнедеятельность клеток.
Сегодня многие полагают, что вирусы — это фрагменты нуклеиновой кислоты какой-либо клетки, которые приобрели способность реплицироваться и переходить из одной клетки в другую. Это означает, что новые вирусы и новые болезни, ими вызываемые, возникают постоянно.
ДНК высших организмов
Содержание ДНК в клетках высших организмов может в тысячу и более раз превышать ее количество у бактерий. Число пар нуклеотидов в ДНК бактерий и некоторых других организмов (в миллиардах) приведено ниже:
Бактерии 0,002 Двоякодышащая 111,7
Млекопитающие 3,2 рыба Птицы 1,2 Осьминог 4,4
Лягушка 6,2 Сверчок 5,7
Утверждение, что в клетках животных содержится больше ДНК, чем у бактерий, безусловно, верно, но нужно сделать одну оговорку. Дело в том, что у бактерий практически вся ДНК кодирует белки и в то или иное время транскрибируется. У высших же организмов существенная часть ДНК “молчит”: она построена из повторяющихся нуклеотидных последовательностей, которые многие генетики считают ненужным “мусором”, не кодирующим никаких белков. Кроме того, у амфибий (например, у лягушки) и особенно у двоякодышащих рыб почти вся ДНК, как молчащая, так и кодирующая, представлена множеством копий. Поскольку такие многократные повторы не увеличивают количество хранимой в ДНК информации, это не позволяет оценивать сложность организма просто по числу пар нуклеотидов в его ДНК.
