big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Нуклеиновые кислоты — хранители генетической информации

Существование единиц наследственности было постулировано еще в 1865 г. Г. Менделем. Названные им факторами, они после повторного открытия законов наследственности были названы генами. Весь последующий период развития генетики стал периодом доказательств существования генов, установления их материальной природы, выяснения их структуры, определения места локализации в клетке и т. д. Решающее значение в этих исследованиях имело открытие в 1944 г. роли ДНК в наследственности. Последующее изучение ее тонкого строения и функциональной роли в клетке предоставило возможность установить строение и действие гена уже на молекулярном уровне. В результате таких исследований выяснилось, что количество ДНК во время, роста клетки увеличивается в два раза, а митоз приводит к равномерному разделению ДНК между двумя телофазными ядрами;

количество ДНК в гаплоидных гаметах составляет ровно половину того количества ДНК, которое содержится во вновь образовавшихся в результате оплодотворения зиготах того же организма. Удвоение в результате слияния двух гамет числа хромосом приводит к удвоению содержания ДНК;

в полиплоидных клетках, содержащих несколько гаплоидных наборов хромосом, наблюдается пропорциональное увеличение содержания ДНК;

все хромосомы содержат ДНК: в составе хромосом многоклеточных организмов от 15 до 25 % ДНК, а хромосомы вирусов и бактерий практически представлены одной ДНК;

ДНК представляет собой линейный неразветвленный полимер, что соответствует нашим представлениям о генетическом материале как линейной последовательности генов, определяемой генетическими методами.

Прямые доказательства роли ДНК в наследственности были получены в опытах с очищенной ДНК на наиболее просто организованных формах живых организмов — бактериях и вирусах. Одним из них был опыт по генетической трансформации у бактерий — изменению свойств одного штамма бактерий под влиянием другого штамма. Схематически такой опыт изображен на рис. 75. Необходимым его условием является наличие двух штаммов одного и того же вида микроорганизмов, отличающихся только одним или несколькими признаками морфологии, или функции (штаммы А и В). При этом, если клетки штамма А устойчивы к некоему антибиотику, а клетки штамма В к нему чувствительны, т. е. не растут в его присутствии, то ДНК, выделенную из штамма А, добавляют в пробирку, в которой выращивают бактерии штамма В, и после определенного времени высевают клетки штамма В на селективные чашки с соответствующим антибиотиком и на чашки со средой без антибиотика. На чашках без антибиотика вырастут все высеянные клетки чувствительного штамма. На чашках с антибиотиком не вырастет ни одна из высеянных клеток исходного штамма В, но вырастет некоторое количество клеток этого штамма, обработанных ДНК штамма А. Вывод прост: чувствительные к антибиотику клетки приобрели устойчивость к нему посредством ДНК устойчивого штамма А.

Другая группа фактов в этом направлении получена на вирусах, в вирионах (вирусных частицах) которых присутствует только какая-нибудь одна из двух типов нуклеиновых кислот — ДНК или РНК. ДНК одного из них была помечена при размножении радиоактивным фосфором, а белки вирусной оболочки (капсида) — радиоактивной серой. При заражении таким бактериальным вирусом (бактериофагом) клеток чувствительных к нему бактерий оказалось, что внутрь бактериальной клетки проникает главным образом фаговая ДНК и лишь ничтожная часть фагового белка. Однако это не препятствовало развитию нормального фагового потомства, в том числе синтезу фагоспецифических белков. Следовательно, вся генетическая информация, необходимая для размножения фага, репликации его ДНК, синтеза фаговых белков, закодирована в его ДНК. Более того, репродукцию фагов в бактериальной клетке можно получить, если последние заражать не вирусными частицами, а выделенной из них и тщательно очищенной ДНК. Такой путь заражения, получивший название трансфекции, приводит точно к тому же результату.

Эти данные неопровержимо свидетельствуют в пользу того, что именно ДНК является тем генетическим материалом, в последовательности структуры которой записана наследственная информация всех живых организмов. Однако у этого всеобщего правила есть единственное исключение — вирусы, у которых отсутствует ДНК, но присутствует другой класс информационных макромолекул — РНК. То, что генетическая информация у вирусов заключена в молекулах их РНК, также показано в прямых экспериментах по трансфекции чувствительных клеток изолированной и очищенной- вирусной РНК. Именно на одном из таких вирусов (вирусе табачной мозаики-—БТМ) была впервые осуществлена сборка в пробирке вирусных частиц из изолированных РНК и белка и показано, что генетические свойства вируса полностью определяются его нуклеиновой кислотой и ни в коей мере белком. Эти положения стали к настоящему времени аксиомой.

Как носитель генетической информации ДНК выполняет две основные функции: во-первых, воспроизводит самое себя в процессе репликации, или удвоения, предшествующем делению клеток, с тем чтобы каждая дочерняя клетка получила ту же информацию, а во вторых, передает закодированную в ней информацию молекулам мРНК в процессе транскрипции, РНК в свою очередь передает информацию,

Схема эксперимента по генетической трансформации у бактерий

записанную на четырехбуквенном языке нуклеиновых кислот, путем трансляции (перевода) на двадцатибуквенный язык аминокислот в белках. Все эти вопросы будут рассмотрены ниже.

 

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

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.