СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА
генетика, строение клетки

Новости

Генетический код человека

Каким образом последовательность оснований в нуклеиновой кислоте определяет порядок аминокислот, в белке? Создается, впечатление, что каждая аминокислота закодирована триплетом оснований и что триплеты считываются в естественной последовательности.

За последний год были достигнуты крупные успехи в решении проблемы кодирования. Для биолога эта проблема сводится к тому, чтобы выяснить, каким образом содержащаяся в генах информация определяет структуру белков.

В состав белков входит 20 различных видов аминокислот, соединенных в длинные полипептидные цепи. Нередко в белках содержится несколько сот отдельных аминокислот, связанных между собой в характерном для каждого белка порядке, специфичность которого определена генетически. Таким образом, белок можно сравнить с длинной фразой, написанной на языке, алфавит которого состоит из 20 букв.

Гены построены из макромолекул: дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) или, в случае некоторых мелких вирусов, очень близкой к ней рибонуклеиновой кислоты (РНК). Недавно было установлено, что особая форма РНК, так называемая РНК-посредник, переносит генетическую информацию от гена, расположенного в клеточном ядре, в окружающую цитоплазму, где происходит биосинтез многих белков.

Нуклеиновые кислоты образуются в результате соединения четырех различных нуклеотидов в полинуклеотидную цепь, в которой на равном расстоянии друг от друга располагаются четыре различных основания. Однако последовательность этих оснований неодинакова. Именно в этой последовательности расположения оснований в молекуле ДНК, по современным представлениям, и заключена генетическая информация. Итак, проблему кодирования можно теперь сформулировать более четко: каким образом последовательность 4 оснований в нуклеиновой кислоте определяет последовательность 20 аминокислот в белке?

В этой проблеме различают две стороны — общую и специальную. Начнем со второй: какова же та последовательность оснований, которая составляет код для каждой из 20 аминокислот? Замечательные успехи в этой области были достигнуты недавно М. Ниренбергом и Д. Маттеи, а также С. Очоа и его сотрудниками.

В этой статье я хотел бы остановиться на более общей стороне проблемы кодирования; речь идет о длине генетических кодирующих единиц, их расположении в молекуле ДНК, а также о способе, которым считывается информация. Опыты, которых я сейчас коснусь, были проведены совместно с м-с Лесли Барнет, С. Бреннером, Р.Уоттс-Тобином, а несколько позднее к нам присоединился Р. Шульман.

Объектом нашего исследования служил бактериофаг Т4. Этот вирус заражает кишечную палочку и при этом так направляет работу ее биохимического аппарата, что он начинает создавать многочисленные копии исходной вирусной частицы. Процесс заражения начинается с того, что фаг Т4 впрыскивает в клетку бактерии свой генетический материал, состоящий из длинной цепи ДНК. Менее чем через 20 минут фаговая ДНК вызывает образование ста или около того полноценных фаговых частиц. Каждая такая частица состоит из стержня ДНК и оболочки, содержащей по крайней мере шесть различных белковых компонентов. Бактерия погибает, а фаговые частицы выходят наружу. Преимущество фага Т4 для генетических исследований состоит в том, что за короткий срок можно получить много поколений фага и миллиарды отдельных фаговых частиц. Колонии, в которых содержатся мутанты, можно обнаружить по образованию ими небольших круглых «бляшек» (стерильных пятен) на чашках с бактериальными культурами, причем, подобрав соответствующие культуры, можно выделить из огромной популяции отдельный организм, представляющий интерес для исследования.

С помощью этого общепринятого метода С. Бензеру удалось изучить тонкую структуру генов (или цистронов, как он их предпочитает называть) А и В в локусе г II молекулы ДНК фага Т4 (см. Б е н з е р, Тонкая структура гена, ScientificAmerican, январь 1962). Он установил, что каждый из генов А и В, лежащих рядом на хромосоме фага, состоит из нескольких сотен четко различимых участков, расположенных в линейном порядке. Именно этого и следует ожидать, если считать, что каждый ген представляет собой отрезок очень длинной молекулы ДНК, образующей хромосому фага; в этом отрезке содержится примерно 500 или 1000 оснований (рис. 1). Вся молекула ДНК фага Т4 содержит приблизительно 200 000 пар оснований.

TBegin:http://enetil.kg/uploads/posts/2012-11/1352106095_1.jpg|-->Генетический код человекаTEnd-->

?ис. 1. Область r II фага ?4 (а) составляет очень небольшую часть молекулы дни (дезоксирибонуклеиновой кислоты), несущей полный набор информации для создания фага. Она состоит из двух генов, обозначенных здесь А и В. На этой генетической карте ген А разделен на шесть крупных участков, а ген В —на 10 (б). В опытах, изложенных в этой статье, изучались мутации в первом и втором участках гена II. Ген В инактивируется в результате любой мутации, которая добавляет к нему молекулярную субъединицу, так называемое основание (белый квадратик), или приводит к его выпадению (черный квадратик). Однако активность гена восстанавливается при одновременном добавлении и выпадении основания (в, г и д). Объяснение этому восстановлению активности дано в тексте. Изображенная молекула ДНК (е) приблизительно соответствует по масштабу длине участков В1 и В2 гена В. В обоих участках содержится около 100 пар оснований.

Быстрая заправка тонера в Бишкеке.
Разработка web-studio, ©-2012.
при использовании материалов с сайта гиперссылка на источник обязательна.
Яндекс.Метрика