Молекулярная биология гена - Уотсон Дж.
Скачать (прямая ссылка):
Есть, однако, простой способ удостовериться в том, что число еще не известных нам метаболических реакций, протекающих в клетке Е. coli, не может быть очень большим.
В основу доказательства кладетси факт, который мы рассмотрим подробно в следующих главах. Речь идет о том, что порядок расположе ния нуклеотидов (последовательность нуклеотидов) в ДИК несет генетическую информацию, которая определяет порядок чередования амипо-кислот в молекулах белков. Б настоящее времи установлено, что каждую аминокислоту кодирует тройка (триплет) нуклеотидных пар Таким образом, чтобы закодировать какой-нибудь белок, состоящий из 300 аминокислот, требуется 900 пар нуклеотидов. Так как молекулярный вес одной пары нуклеотидов равен 660, то для каждого такого белка необходим фрагмент ДНК с молекулярным весом 660-900 s 6*10Б. Следовательно, число различных белков в клетке ие может превышать отношение ДНК/(6 - 10Б), где в числителе стоит количество ДИК, имеющееся в гаплоидной клетке.
Эта же величина может быть использована и для оценки числа различных типов низкомолекулярных веществ, присутствующих в клетке Большинство белков клетки выполняет функции ферментов, и каждый из них катализирует определенную метаболическую реакцию. Если мы узнаем, сколько в среднем ферментов принимает участие в метаболических превращениях одного пизкомолекуляриого вещества, то мы сможем примерно определить, сколько типов таких веществ имеется в клетке. В настоящее время можно с достаточным приближением считать, что в обмене одного какого-либо низкомолекулярного вещества участвует не более двух ферментов.
НЕ МЕНЕЕ Щ (А МОЖЕТ БЫТЬ, И V3)
ВСЕХ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ, ПРОТЕКАЮЩИХ В I.ЛЕТКАХ Е. coli, IIAM УЖЕ ИЗВЕСТНЫ
Количество ДНК в гаплоидной клетке F. coli, согласно наиболее надежным определеиияи, равно 2,5 -109 ± 0,5-109 Это количество соответствует 3000—4500 различным белкам (среднего молекулярного веса) и позволяет нредполом.шь, что число разных типов низкомолекулярных соединений в такой клетке не превышает 2000. Рассматривая табл 3-2, мы с удовлетворением убеждаемся в том, что 800—4000 из этих соединений нам уже известны Следовательно, мы уже знаем не меттее 1/6, а возможно, и более V3 всех метаболических реакций, происходящих в клетке Е coli, Это заключение весьма утешительно и дает ослование ожидать, что в ближайшие 20—25 лет мы сумеем описать практически все метаболические реакции, протекающие в клетке Е. coli. Таким образом, даже очень осторожному химику, если только он надлежащим образом ипформирован, не следует смотреть на бактериальпую клетку как иа безнадежно сложный объект. Напротив, у него есть теперь все основания для оптимизма, ибо он (в отличие от его коллеги, изучавшего клетку сто лет назад) наконец в достаточной мере вооружен для того, чтобы полностью охарактеризовать все главнейшие черты живого
ВЫВОДЫ
На химическом уровне даже мельчайшая клетка представляется псвооб-разимо сложной Большинство ученых, интересующихся проблемами клеточного роста и деления, в настоящее времи работают с бакториаль-
0 Дж. Уотсон
81
ними клетками, примерно в 500 раз меньшими, чем средняя клетка высших растений или животных Чаще всех других используется бактерия Е coli. Эта клетка весит 2-40-12 г (ДО12 дальтоп), из которых —70% приходится на долю воды. Число разных соедипсоии в клетке Е coli лежит, но видимому в пределах 3000—6000. Около патовины этого числа составляют малые молекулы, а остальные — макромолекулы. Естественно, что в ближайшем будущем у пас нет надежды выяснить трехмерную структуру всего этого огромного числа молекул. Однако нам теперь известны некоторые общие закономерности клеточной химии, и это делает возможным выяснение механизма клеточного роста даже без точного знаиня молекулярной структуры всех компонентов клетки. Мы знаем, например, что все макромолекулы клетки — это полимеры, построенные из значительно мсныннх едипиц (мономеров); белки построены нз аминокислот, а нуклеиновые кислоты — из нуклеотидов Большинство полимеров (включая все белки и нуклеиновые кислоты) — лилейные молекулы, и это также упрощает лето.
Еще одна обнаруженная закономерность вносит упрощение в кажущуюся сложность промежуточного обмена. Как правило, то или иное соединение не может непосредственно превращаться в большое число других соединений. Каждое соединение служит одним из звеньев в цепи реакций, ведущих либо к распаду молекул пищп, либо к биосинтезу необходимых клеточных компонентов, например аминокислот или жирных кислот. Клеточный метаболизм есть не что иное, как сумма большого числа таких серий реакций, или метаболических путей, снизанных между собой так, что продукты путей распада могут быть использованы на путях биосинтеза
Степень сложности метаболизма зависит от количества генетической информации в организме, носителем которой является ДНК. Количество ДНК в клетке определяет верхний предел числа различных ферментов, которые может образовать данная клетка F coli обчадает таким количеством ДНК, которое может кодировать от 3000 до 4500 различных белков К настоящему времени в клетко Е coli обнаружено около 800 разных типов малых молекул. Это озпачает, что нам уже и сейчас известна по меньшей мере одна шестая всех метаболических реакций, протекающих у этого организма
