Физиология растений - Якушкина Н.И.
Скачать (прямая ссылка):
целых организмах высших растений такие опыты провести сложнее.
Имеются лишь единичные результаты. Так была взята чистая линия
растения петуньи с цветками белого цвета. Это был мутант, потеряв-
ший способность образовывать антоциан. Проростки этого растения
обработали ДНК, выделенной из растения с красными цветками. Не-
которые из обработанных растений приобрели способность к образо-
ванию антоциана. Цветки оказались розовыми, и эта способность
передавалась по наследству. Опыты с высшими организмами единич-
ны, однако сам факт возможности трансформации организмов с по-
мощью чужеродной ДНК не вызывает сомнений.
Все указанные исследования полностью доказали уникальную
роль ДНК в передаче наследственных свойств. Наряду с ядерной
имеется цитоплазматическая наследственность, которая связана с
ДНК, локализованной в оргаиеллах. Однако механизм цитоплазмати-
ческой наследственности изучен еще очень слабо. Количество ДНК
в ядре во много раз превышает количество цитоплазматической ДНК.
ДНК — это полимер, мономерами которого являются дезоксири-
бонуклеотиды. В их состав входят углевод дезоксирибоза, фосфорная
кислота и азотистые основания четырех типов: два пуриновых — аде-
нин и гуанин и два пиримидииовых — тимин и цитозин.
Приблизительные определения показывают, что молекулярная
масса ДИК достигает величины W6—109, т. е. около 100 млн. Основные
представления о структуре ДНК были сформулированы в 1953 г.
Уотсоном и Криком. Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотид-
пых цепочек, скрепленных между собой водородными связями. Кар-
кас полинуклеотидиых цепочек, входящих в состав ДНК, представ-
ляет, чередование дезоксирибозы и фосфорной кислоты. Азотистые
основания, противостоящие друг другу в полинуклеотидиых цепоч-
ках, парны, или комплементарны. Пуриновому основанию соответст-
вует пиримидшювое, адеиину — тимин, гуанину —- цитозин. Между
аденином и тимином образуются две, а между гуанином и цитозином
три водородные связи. Таким образом, две полинуклеотидные цепоч-
ки, входящие в состав ДНК, соответственны, или комплементарны,
друг другу, число пуриновых оснований равно числу пиримидииовых
(правило Чаргаффа). У каждой цепочки молекулы ДНК имеются два
конца: один конец заканчивается пятым, а другой — третьим угле-
родным атомами пеитозы(они обозначаются 3'- и 57-конец). Цепочки,
составляющие молекулы ДНК, аитнпараллелыхы. В одной цепочке
нуклеотиды связаны в направлении 5'3', а в другой —- ЗЪ\ Полииу-
клеотидные цепочки имеют общую ось и образуют двойную спи-
раль. Каждый виток спирали включает 10 пар азотистых оснований.
Шаг спирали составляет 3,4 нм, ширина спирали — 2 нм, длина спи-
рали — несколько десятков тысяч нанометров. Специфичность ДНК
определяется последовательностью азотистых оснований в ее цепоч-
ке. Рассмотренная модель позволяет объяснить важнейшее свойство
ДНК — способность к самовоспроизведению. Опыты Месельсоиа и
Стали (1958) показали, что самовоспроизведение ДНК происходит
полукоисервативным способом. В этих опытах несколько поколений
бактерий кишечной палочки (Escherichia coli) выращивали на среде,
содержащей меченый азот (15N). Через несколько поколений'ДНК,
входящая в состав клеток бактерий, содержала этот изотоп. Включе-
ние 15N в ДНК повысило ее плотность (тяжелая ДНК). Клетки, со-
держащие тяжелую ДНК, помещали на среду, включающую 14N. По-
сле удвоения клеток, т. е. в первом поколениии, вся выделенная ДИК
оказалась полутяжелой (одна половина содержала 15N, а другая по-
ловина 14N). На основании этого была создана схема воспроизведения
ДНК, согласно которой в определенный момент жизни клетки цепоч-
ки ДНК расходятся и на каждой материнской, как на матрице, из
веществ клетки строится соответственная (комплементарная) дочер-
няя цепочка (рис. 12). Образование полинуклеотидиых цепочек ДНК
происходит из трифосфоиуклеотидов, находящихся в нуклеонлазме
ядра. Поскольку вновь образованная цепочка ДНК связывается
ДНК-матрицей, реакция практически осуществляется лишь в на-
правлении синтеза. Синтез ДНК идет от 5'-->*3'- концу и катализи-
руется специальными ферментами. Главнейший из них ДНК-поли-
Рис. 12. ДНК (дезоксирибопуклеиповая кислота).
А — часть полинуклеотидиой цепи молекулы ДНК; В — репликация ДНК (А — аде-
нин, Г —гуанин, Ц — цитозин, T — тимин),
мераза. Кроме ДИК-полимеразы, открыты еще два фермента эидо-
иуклеаза и ДИК-лигаза. По-видимому, фермент эндонуклеаза разры-
вает цени ДНК, что дает возможность ДНК-полимеразе осущест-
влять процесс синтеза. Роль ДЫК-лигазы в том, что она осуществляет
сшивку двух концов цепочки ДНК. Это имеет важное значение, осо-
бенно при повреждениях ДИК (репарационный эффект).
1. НАСЛЕДСТВЕННЫЙ КОД
В основе всех признаков организма лежат определенные биохими-
ческие процессы, которые осуществляются с помощью определенных
ферментов. Таким образом, именно набор специфических белков-фер-
ментов определяет нанравленность процессов обмена веществ и в
конечном счете индивидуальные признаки организма. Разнообразие
