ДНК — двунитевые полимеры (у человека)Страница 2
В 1953 г. произошло важное событие в истории биологической науки. На основе результатов рентгеноструктурного анализа ДНК Уотсон и Крик достаточно убедительно показали, что ее «нативные» молекулы представляют собой не одну, а две параллельно идущие цепи, связанные между собой относительно слабыми связями (при нагревании раствора ДНК до 90 °С или при обработке 0,3 М NaOH эти цепи разделяются — молекула ДНК «денатурирует»). Анализ химической структуры нуклеотидов показывал, что такого рода «спаривание» цепей возможно посредством относительно слабых «водородных связей» между нуклеотидами, находящимися в двух «комплементарных» цепочках ДНК. (С такими связями мы познакомимся немного позже). За спаривание цепей ДНК «отвечают» химически активные группы в нуклеотидах. Это обеспечивает сохранность структуры всей молекулы ДНК, а значит и записанной в ней наследственной информации в течение всего времени жизни клетки. Ввиду различия пространственных размеров нуклеотидов (два из них крупнее, чем два других) условие параллельности цепей исключало возможность спаривания двух одинаковых нуклеотидов, а только одного из крупных с одним из малых в каждой паре. Это означало, что последовательности нуклеотидов в спаренных цепях ДНК не могут быть одинаковыми. Отсюда, в свою очередь, вытекало предположение, что если одна из цепей ДНК несет в себе информацию для синтеза белка (назовем ее «значащей» или «кодирующей» цепью), то вторая — выполняет только защитную функцию. В начале 50-х годов ученые еще не представляли себе механизма «считывания» наследственной информации с ДНК и передачи ее в систему белкового синтеза. Тем не менее, было ясно, что этот механизм должен быть связан с полным или локальным освобождением значащей цепи ДНК от ее «защиты».
«Двунитевая» структура ДНК подсказывала и удобную модель ее «редупликации» — удвоения количества ДНК перед делением клетки, при условии сохранения всей наследственной информации в каждой из дочерних клеток. Предполагалось, что две нити ДНК расходятся и каждая из них служит «шаблоном» для «комплементарного» (дополнительного) синтеза второй нити. Комплементарность в этом случае означает более строгое требование: не просто постановку в новосинтезируемой нити крупного нуклеотида против мелкого, но однозначность пар нуклеотидов. То есть для четырех нуклеотидов, которые пока обозначим А, В, С и D, в силу их химического строения оказывались возможными только две пары, например, А—В и С—D. Нетрудно сообразить, что в этом случае по шаблону кодирующей нити будет синтезироваться защитная нить, точно такая, как в исходной молекуле ДНК, а по шаблону защитной нити будет синтезироваться полноценная кодирующая нить. Если при этом обе новообразованные пары нитей останутся комплементарно связанными, то они окажутся точными копиями «материнской» двунитевой ДНК.
Эта красивая (и, как потом убедились, верная) гипотеза тут же натолкнулась на, казалось бы, непреодолимое возражение. Дело в том, что результаты рентгеноструктурного анализа, расшифрованные Уотсоном и Криком, совершенно определенно указывали еще и на то, что двойные нити ДНК свернуты в довольно плотные спирали с шагом в 3,4 миллимикрона при диаметре спирали -2 миллимикрона. Для того, чтобы разъединить две нити ДНК очевидно надо было бы сначала раскрутить спираль, насчитывающую сотни тысяч, а то и сотни миллионов витков. (В каждый виток укладывается десять пар нуклеотидов.) Трудно вообразить себе каким образом такая спираль может быть раскручена.
Фотосинтез
До сих пор мы рассматривали организмы, которые для обеспечения конструктивных процессов используют энергию химических связей органических или неорганических веществ. Другая большая группа организмов способна обеспечивать конструктивный метаболизм за счет световой энергии в процессе, который получил название фотосинтез. Итак, фотосинтез ...
Изучение белков, входящих в состав шиловидных
структур оболочки вирусов
Конечно, описанная выше способность таких белков, как а-лак-тальбумин, облегчать слияние никак не связана с их физиологической ролью. Однако имеются белки, функция которых состоит именно в ускорении слияния мембран. Это гликопротеины шиловидных структур оболочки вирусов животных. Вирионы этих вирусов имеют бислойную липидную оболочку, с ...
Морфологические проявления апоптоза
Апоптоз имеет свои отличительные морфологические признаки, как на светооптическом, так и на ультраструктурном уровне. При окраске гематоксилином и эозином апоптоз определяется в единичных клетках или небольших группах клеток. Апоптотические клетки выглядят как округлые или овальные скопления интенсивно эозинофильной цитоплазмы с плотным ...