big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Молекулярная биология и молекулярная генетика

Основные закономерности организации, строения, функционирования и распространения живых организмов, изложенные в предыдущих главах, установлены классической биологией: ботаникой, зоологией, физиологией, генетикой, цитологией. Жизнь со всеми ее проявлениями наиболее понятна и доступна для изучения на уровне клеток и организмов. Вместе с тем клетка является сложной саморегулируемой системой, в которой одновременно в строгой последовательности и на основе только ей присущих закономерностей протекают тысячи химических реакций, направленных на обеспечение роста, развития, размножения организмов, т. е. всего того, что мы с вами привыкли понимать под таким абстрактным и вместе с тем конкретным понятием, как жизнь.

Главную материальную основу всего живого составляют молекулы двух классов соединений живой природы — белков и нуклеиновых кислот. Эти соединения имеют огромную молекулярную массу, находящуюся в пределах от десятков тысяч до сотен миллионов дальтон (дальтон = 1 • 66 X 10-24 г = 1/12 массы нейтрального атома углерода) и поэтому носят название макромолекулярных соединений. Следовательно, молекулы белков и нуклеиновых кислот представляют собой биологические макромолекулы.

Макромолекулы белков выполняют в живом организме три основные функции: каталитическую, структурную и механохимическую. Каталитическую функцию осуществляют белки-ферменты: все химические реакции обмена веществ в клетке, синтеза Одних соединений и распада других протекают при участии ферментов, катализируются ими. Другие белки, выполняющие механохимическую функцию, являются «машинами» по накоплению (фотосинтез, хемосинтез) химической энергии или превращению этой энергии в механическую работу (актомиозин мышц). Третья группа белков осуществляет структурную функцию, они служат материалом, из которого создаются те или иные морфологические образования клетки и одновременно являются регуляторами прохождения внутрь клеток и отдельных органелл различных веществ и соединений.

Другими, также очень важными функциями белков являются: транспортная, заключающаяся в связывании и транспортировке в клетке жизненно важных веществ, и защитная, состоящая в защите клеток от чужеродных веществ и клеток. Примеры первого рода — гемоглобин крови, осуществляющий перенос молекулярного кислорода, и сывороточный альбумин, необыкновенно эффективно связывающий жирные кислоты, стероиды и другие вещества липоидной природы. Примеры второго рода — молекулы иммуноглобулина, осуществляющие иммунологические реакции организма, и, вероятно, белки, осуществляющие противоинформационную защиту,— белки систем рестрикции — модификации.

В отличие от белков нуклеиновые кислоты функционально более специализированы: их основная функция — хранение и передача генетической информации, той суммы сведений, которая необходима для создания и жизнедеятельности клетки и организма. В этом отношении клетку можно сравнить с машиной для производства самой себя. Такая машина должна иметь детальнейший проект (ДНК), в котором указано не только как построить саму машину, но и из каких деталей, из какого материала должны быть изготовлены эти детали, как эта машина должна «работать», осуществлять «текущий ремонт» и воспроизводить себя в новых поколениях. В этой машине должно быть указано, с помощью какого инструмента должна быть изготовлена, как, каким инструментом должен быть сделан этот инструмент и т. д.

Генетическая информация, записанная в молекулах ДНК, содержит все необходимые данные для синтеза специфических клеточных белков. Таким образом, генетическая информация в клетке реализуется посредством синтеза и последующего функционирования белковых молекул, что в современных условиях нашего знания полностью отражает истинность известного постулата Ф. Энгельса о том, что жизнь есть форма существования белковых тел.

Будучи носителем генетической информации, ДНК, таким образом, ответственна за осуществление чудной из важнейших черт живого — наследственности, что позволило образно назвать ее «веществом наследственности». Но, являясь материальным субстратом наследственности, ДНК не остается раз и навсегда застывшей, консервативной структурой, не подверженной каким-либо изменениям. ДНК является также тем материальным субстратом, на уровне которого осуществляются не менее важные, чем наследственность, процессы — изменчивость, основа эволюции живых организмов.

Все перечисленное и составляет основу молекулярной биологии — науки, изучающей важнейшие биологические макромолекулы — белки и нуклеиновые кислоты, их структуры и функции, биосинтез в клетке. Фенотипическое проявление особенностей структуры и функции нуклеиновых кислот, их изменчивости на молекулярном уровне изучает молекулярная генетика, раздел общей генетики.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.