* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки

277 МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ 278 временно синтезировать необходимый набор ферментов в нужных количествах. Помимо того, белки являются структурным материалом, из к-рого состоят живые ткани — мышцы, кожа, кровеносные сосуды и т. д . Они также выполняют и многие другие физиология, функции. Несмотря на высокий мол. вес, основ­ ная химич. структура белков относительно проста. Молекулы белков представляют собой длинные полипептидные цепочки, состоящие из многократно повторяющихся структурных элементов — аминокис­ лотных остатков. Все встречающиеся в природе белки включают остатки ок. 20 различных аминокислот; общая длина белковой цепи составляет от нескольких десятков до нескольких сотен остатков. Каждый белок характеризуется строго определенной и специфич. для него последовательностью расположения амино­ кислот (первичной структурой). Первым белком, для к-рого была полностью расшифрована первичная •структура, явился инсулин (Р. Сейнджер). Позднее была раскрыта первичная структура нек-рых других белков (рибонуклеаза, белок вируса табачной мозаи­ ки и д р . ) . Отдельные участки полипептидной цепочки могут свертываться в спираль (нторичная структура). В с я молекула в целом в свою очередь свертывается весьма •сложным, но вполне определенным образом в простран­ стве. В результате каждый белок обладает специ­ фич., ему одному присущей трехмерной конфигура­ цией (третичная структура). Информация об аминокислотной последовательности каждого из белков содержится в зашифрованном виде в молекулах нуклеиновых к-т. Реализация этой ин­ формации обеспечивает своевременный синтез нужных количеств белков, необходимых д л я жизнедеятельно­ сти клетки. Генетическая роль дезоксирибонуклеиновой кис­ лоты ( Д Н К ) . Хранение и передача генетич. информа­ ции во время деления клетки, а также в процессе раз­ вития образующихся клеток осуществляются находя­ щимися в ядрах молекулами Д Н К (см. Нуклеиновые кислоты). Молекулы Д Н К представляют собой очень длинные цепочки, содержащие до 10 тысяч (а воз­ можно и больше) мономерных единиц — нуклеоти­ дов,— и характеризуются мол. весом порядка несколь­ ких миллионов; в отдельных случаях мол. вес Д Н К достигает десятков миллионов. В отличие от бел­ ков, состоящих из 20 различных структурных единиц, в молекулах Д Н К большинства организмов и х все­ го 4. Генетич. информация зашифрована (закодиро­ вана) последовательностью расположения четырех оснований в нуклеотидах Д Н К — аденина, гуанина, тимина и цитозина. Молекулы Д Н К в большинстве случаев состоят из д в у х цепочек, свернутых в одну двойную спираль. Принято считать, что благодаря такой структуре клетка имеет возможность в процессе своего деления воспроизвести точную копию каж­ дой из молекул Д Н К , поскольку порядок чередова­ ния нуклеотидов в одной из цепочек однозначно оп­ ределяет порядок и х чередования в другой цепочке: аденину одной цепочки соответствует тимин, гуанину соответствует цитозин. Генетич. роль Д Н К экспериментально доказывается следующими фактами. При введении чистой Д Н К од­ ной разновидности бактерий в бактерии другого вида последние приобретают наследуемые признаки тех бак­ терий, из к-рых была взята Д Н К (явление трансфор­ мации бактерий). При заражении бактерий бактери­ альными вирусами-фагами, к-рые состоят, как изве­ стно, только из нуклеиновых к-т и белков, в бактери­ альную клетку попадает Д Н К фага (белок остается вне клетки), к-рая вызывает внутри бактериальной клетки синтез специфич. белков, свойственных фагу, н о не клетке. Половая рекомбинация у бактерий, заключающаяся в перетекании Д Н К из мужской бак­ терии в ж е н с к у ю , приводит к появлению у ж е н ­ ской бактерии способности синтезировать те белки, к-рые были свойственны мужской бактерии. Чистая Д Н К (или Р Н К ) вирусов обладает инфекционностью, т. е. при ее введении в клетку можно наблюдать раз­ множение вирусных частиц так, как будто в клетку был введен весь вирус; при этом синтезируются бел­ ки вируса. Отдельные участки Д Н К , являющиеся функцио­ нальными единицами, носят названия ц и с т р о н о в . Различают структурные цистроны и цистронырегуляторы. Последовательность нуклеотидов внутри одного структурного цистрона однозначно определяет аминокислотную последовательность в молекуле од­ ного белка. Цистрон-регулятор продуцирует веществарепрессоры (химич. природа к-рых пока еще неясна), способные взаимодействовать со структурными цистронами, и снижает и х активность. Если репрессор бло­ кирован определенными клеточными веществами, то информация от структурного цистрона передается в органоиды клетки, осуществляющие синтез соответст­ вующего белка. Изменения порядка чередования нук­ леотидов в Д Н К ( м у т а ц и и ) приводят к изменениям структуры цистронов, обусловливающим изменения первичной структуры соответствующих белков, что, в свою очередь, приводит к изменениям или полной ут­ рате и х биологич. функции. Мутагенное действие таких соединений, как H 0 , N H O H , ( G 2 H ) S 0 4 , H N 0 2 , Н С О Н и д р . , состоит в том, что они химически взаимодейст­ вуют с азотистыми основаниями нуклеотидов и при­ водят к образованию неправильных нуклеотидных пар (напр., вместо пары аденин — тимин может получиться пара гуанин — цитозин). Одна точечная мутация (изме­ нение одного нуклеотида) соответствует изменению одной аминокислоты в белковой цепочке. 2 2 2 5 2 Все эти факты свидетельствуют о том, что нуклеотидная последовательность отдельных участков молекулы Д Н К данной клетки определяет аминокислотную по­ следовательность синтезируемых в ней белков. П р и этом осуществляется как бы перевод информации, за­ писанной с помощью 4-буквенного нуклеотидного кода, на 20-буквенную аминокислотную последова­ тельность белков. Сугцность проблемы кодирования сводится к механизму, при помощи к-рого осущест­ вляется такой перевод. Как указывают работы Крика, Виттманна и д р . , код является триплетным и неперекрывающимся. Это означает, что одной аминокислоте в молекуле белка соответствует определенное сочетание трех нуклеоти­ дов в Д Н К , причем нуклеотиды одного триплета не используются, даже частично, д л я другого соседнего триплета, т. е. все они независимы и структурно не перекрываются. Характерной особенностью кода яв­ ляется его вырожденность, проявляющаяся в том, что многим аминокислотам соответствует не один триплет, а несколько разных триплетов. К о д «считывается» в определенном направлении от точки отсчета (старто­ вый пункт). Каждый из триплетов ничем не отделяется от соседнего, т. е. в нем отсутствуют «запятые». Сис­ тема кодирования является, вероятно, универсаль­ ной, т. е. действует одинаково во всем живом мире. Механизм биосинтеза белка. Синтез белка проис­ ходит в ультрамикроскопич. частицах клетки (диа­ метром ок. 250А), н а з . рибосомами, к-рые состоят почти полностью из высокомолекулярной Р Н К и белка. Н ас л едств енная информация передается из ядра в рибосомы при помощи специального вида Р Н К , т . н . «информационной», «матричной» Р Н К (temp­ late, messenger, informational R N A ) , образующейся на Д Н К с помощью фермента РНК-полимеразы. П о ­ сле переноса в рибосомы «информационная» Р Н К у ч а ­ ствует в синтезе белка в качестве матрицы.