Центральна догма молекулярної біології

Один ген молекули ДНК кодує один білок, що відповідає за одну хімічну реакцію в клітці.

Відкриття хімічної основи життя було одним з найбільших відкриттів біології XIX століття, що одержали в XX столітті чимало підтверджень. У природі немає ніякої життєвої сили, як і немає суттєвої різниці між матеріалом, з якого побудовані живі і неживі системи. Живий організм найбільше схожий на великий хімічний завод, в якому здійснюється безліч хімічних реакцій. На навантажувальних платформах надходить сировина і транспортуються готові продукти. Где-то в канцелярії - можливо, у вигляді комп'ютерних програм - зберігаються інструкції управління всім заводом. Подібним чином в ядрі клітини - «керівному центрі» - Зберігаються інструкції, що керують хімічним бізнесом клітини (див. Клітинна теорія).

Ця гіпотеза отримала успішний розвиток у другій половині XX століття. Тепер нам зрозуміло, як інформація про хімічні реакції в клітинах передається з покоління в покоління і реалізується для забезпечення життєдіяльності клітини. Вся інформація в клітці зберігається в молекулі ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) -- знаменитої подвійної спіралі, або «скрученою сходи». Важлива робоча інформація зберігається на щаблинах цих сходів, кожна з яких складається з двох молекул азотистих основ (див. Кислоти і підстави). Ці підстави -- аденін, гуанін, цитозин і тимін - зазвичай позначають буквами А, Г, Ц і Т. Зчитуючи інформацію з одного ланцюга ДНК, ви отримаєте послідовність підстав. Уявіть собі цю послідовність як повідомлення, написане з допомогою алфавіту, в якому лише чотири літери. Саме це повідомлення і визначає потік хімічних реакцій в клітині і, отже, особливості організму.

Гени, відкриті Грегором Менделем (див. Закони Менделя) - насправді не що інше як послідовності пар основ на молекулі ДНК. А геном людини -- сукупність всіх його ДНК - містить приблизно 30 000-50 000 генів (див. Проект «Геном людини»). У найбільш розвинених організмів, у тому числі і людини, гени часто бувають розділені фрагментами «безглуздою», некодірующей ДНК, а у більш простих організмів послідовність генів зазвичай неперервна. У будь-якому випадку, клітина знає, як прочитати що міститься в генах інформацію. У людини та інших високорозвинених організмів ДНК обгорнута навколо молекулярного кістяка, разом з яким вона утворює хромосому. Вся ДНК людини міститься в 46 хромосомах.

Точно так само, як інформацію з жорсткого диска, що зберігається в канцелярії заводу, необхідно транслювати на всі пристрої в цехах заводу, інформація, що зберігається в ДНК, повинна бути транслювали з допомогою клітинного технічного забезпечення в хімічні процеси в «тілі» клітини. Основна роль у цій хімічної трансляції належить молекул рибонуклеїнової кислоти, РНК. Подумки розріжте двуспіральную «сходи»-ДНК уздовж на дві половини, роз'єднуючи «сходинки», і замініть всі молекули тіміна (Т) на подібні з ними молекули урацилу (У) - і ви отримаєте молекулу РНК. Коли необхідно транслювати будь-якої ген, спеціальні клітинні молекули «розплітає» ділянка ДНК, що містить цей ген. Тепер молекули РНК, у величезній кількості плаваючі в клітинної рідини, можуть приєднатися до вільних підставах молекули ДНК. У цьому випадку, так само як і в молекулі ДНК, можуть утворитися лише певні зв'язки. Наприклад, з цитозином (Ц) молекули ДНК може зв'язатися тільки гуанін (Г) молекули РНК. Після того як всі підстави РНК вишикуються уздовж ДНК, спеціальні ферменти збирають з них повну молекулу РНК. Повідомлення, записане підставами РНК, так само відноситься до початкової молекули ДНК, як негатив до позитиву. В результаті цього процесу інформація, що міститься в гені ДНК, листується на РНК.

Цей клас молекул РНК називається матричними, або інформаційними РНК (мРНК, або іРНК). Оскільки мРНК набагато коротший, ніж вся ДНК в хромосомі, вони можуть проникати через ядерні пори в цитоплазму клітини. Так мРНК переносять інформацію з ядра ( «керівного центру») в «тіло» клітини.

В «Тілі» клітини знаходяться молекули РНК двох інших класів, і вони обидва грають ключову роль в остаточній збірці молекули білка, кодованого геном. Одні з них - Хвороби, або рРНК. Вони входять до складу клітинної структури під назвою рибосома. Рибосом можна порівняти з конвеєром, на якому відбувається складання.

Інші перебувають у «тілі» клітини і називаються транспортні РНК, або тРНК. Ці молекули влаштовані так: з одного боку знаходяться три азотистих підстави, а з іншого -- ділянку для приєднання амінокислоти (див. Білки). Ці три підстави на молекулі тРНК можуть зв'язуватися з парними підставами молекули мРНК. (Існує 64 молекули тРНК - чотири в третього ступеня - і кожна з них може приєднатися тільки до одного триплети вільних підстав на мРНК.) Таким чином, процес збирання білка є приєднання певної молекули тРНК, що несе на собі амінокислоту, до молекули мРНК. Врешті-решт, всі молекули тРНК приєднаються до мРНК, та з другого боку тРНК вишикується ланцюжок амінокислот, розташованих у певному порядку.

Послідовність амінокислот - це, як відомо, первинна структура білка. Інші ферменти завершують збирання, і кінцевим продуктом виявляється білок, первинна структура якого визначена повідомленням, записаним на гені молекули ДНК. Потім цей білок згортається, приймаючи остаточну форму, і може виступати в ролі ферменту (див. Каталізатори та ферменти), що каталізує одну хімічну реакцію в клітці.

Хоча на ДНК різних живих організмів записані різні повідомлення, всі вони записані з використанням одного і того ж генетичного коду - у всіх організмів кожному триплети підстав на ДНК відповідають одна й та ж амінокислота в утворився білку. Ця схожість всіх живих організмів - найбільш вагоме доказ теорії еволюції, оскільки вона має на увазі, що людина і інші живі організми походять від одного біохімічного предка

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://elementy.ru/