Центральная догма молекулярної біології

Центральная догма молекулярної биологии

Один ген молекули ДНК кодує один білок, відповідальний за хімічну реакцію в клетке.

Открытие хімічної основи життя було з найбільших відкриттів біології ХІХ століття, котрий одержав XX столітті чимало підтверджень. У природі немає жодної життєвої сили, як і нічого істотного різницю між матеріалом, з яких побудовано живі й неживі системи. Живий організм найбільше нагадує великий хімічний завод, у якому здійснюється безліч хімічних реакцій. На навантажувальних платформах надходить сировину й транспортуються готові продукти. Десь у канцелярії — можливо, як комп’ютерних програм — зберігаються інструкції по управлінню всім заводом. Так у ядрі клітини — «керівному центрі» — зберігаються інструкції, управляючі хімічним бізнесом клітини (див. Клітинна теория).

Эта гіпотеза отримала успішний розвиток у другій половині ХХ століття. Тепер нам зрозуміло, як інформація про хімічних реакціях у клітинах передається з покоління до покоління й реалізується задля забезпечення життєдіяльності клітини. Уся інформація у клітині зберігається в молекулі ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) — знаменитої подвійної спіралі, чи «скрученою драбини». Важлива робоча інформація зберігається на бантинах цієї драбини, кожна з яких складається з двох молекул азотистих підстав (див. Кислоти та юридичного грунту). Ці підстави — аденін, гуанін, цитозин і тимин — зазвичай позначають літерами А, Р, Ц і Т. Зчитуючи інформацію з ланцюжка ДНК, ви отримаєте послідовність підстав. Уявіть цю послідовність як повідомлення, написане з допомогою алфавіту, у якому найбільше чотири літери. Саме ця повідомлення визначає потік хімічних реакцій у клітині і, отже, особливості организма.

Гены, відкриті Грегором Менделем (див. Закони Менделя) — насправді нічим іншим як послідовності пар підстав на молекулі ДНК. А геном людини — сукупність усіх її ДНК — містить приблизно 30 000−50 000 генів (див. Проект «Геном людини»). У найрозвиненіших організмів, зокрема і людини, гени часто бувають розділені фрагментами «безглуздою», некодирующей ДНК, а й у простіших організмів послідовність генів зазвичай безупинна. У будь-якому разі, клітина знає, як прочитати що є в генах інформацію. У людини тощо високорозвинених організмів ДНК обвернута навколо молекулярного остова, разом із котрим вона утворює хромосому. Уся ДНК людини міститься у 46 хромосомах.

Точно як і, як інформацію з жорсткого диска, що зберігається в канцелярії заводу, необхідно транслювати попри всі влаштування у цехах заводу, інформація, що зберігається у ДНК, мусить бути трансльована з допомогою клітинного технічного забезпечення у хімічні процеси в «тілі» клітини. Основна роль цієї хімічної трансляції належить молекулам рибонуклеиновой кислоти, РНК. Подумки разрежьте двуспиральную «лестницу"-ДНК вздовж на частини, разъединяя «сходинки», і замініть все молекули тиміну (Т) на подібні до ними молекули урацила (У) — й ви отримаєте молекулу РНК. Коли необхідно транслювати будь-якої ген, спеціальні клітинні молекули «розплітають» ділянку ДНК, у якому цей ген. Тепер молекули РНК, у безлічі плаваючі в клітинної рідини, можуть приєднатися до вільним підставах молекули ДНК. І тут, як і й у молекулі ДНК, можуть утворитися лише певні зв’язку. Наприклад, з цитозином (Ц) молекули ДНК може зв’язатися лише гуанін (Р) молекули РНК. Коли усі підстави РНК вишикуються вздовж ДНК, спеціальні ферменти збирають із них повну молекулу РНК. Повідомлення, записане підставами РНК, як і належить до початкової молекулі ДНК, як негатив до позитиву. Внаслідок цього процесу інформація, у гені ДНК, листується на РНК.

Этот клас молекул РНК називається матричними, чи інформаційними РНК (мРНК, чи иРНК). Оскільки мРНК набагато коротше, ніж уся ДНК в хромосомі, можуть проникати через ядерні пори в цитоплазму клітини. Так мРНК переносять інформацію з ядра («керівного центру») в «тіло» клетки.

В «тілі» клітини перебувають молекули РНК двох інших класів, і вони обидва грають ключову роль остаточне складання молекули білка, кодованого геном. Дехто з них — рибосомные РНК, чи рРНК. Вони входять до складу клітинної структури під назвою рибосома. Рибосому можна порівняти з конвеєром, у якому відбувається сборка.

Другие перебувають у «тілі» клітини, і називаються транспортні РНК, чи тРНК. Ці молекули влаштовані так: з одного боку перебувають три азотистих підстави, з другого — ділянку приєднання амінокислоти (див. Бєлки). Ці три підстави на молекулі тРНК можуть зв’язуватися з парними підставами молекули мРНК. (Існує 64 молекули тРНК — чотири у третій ступеня — і з них може приєднатися лише до однієї триплету вільних підстав на мРНК.) Таким чином, процес складання білка є приєднання певної молекули тРНК, несучою у собі амінокислоту, до молекули мРНК. Зрештою, все молекули тРНК приєднаються до мРНК, і з інший бік тРНК вишикується ланцюжок амінокислот, розміщених у певному порядке.

Последовательность амінокислот — це, як відомо, первинна структура білка. Інші ферменти завершують складання, і кінцевим продуктом виявляється білок, первинна структура якого визначено повідомленням, записаним на гені молекули ДНК. Далі ця білок звертається, приймаючи остаточну форму, і може у ролі ферменту (див. Каталізатори і ферменти), катализирующего одну хімічну реакцію в клетке.

Хотя на ДНК різних живих організмів записані різні повідомлення, усі вони записані з використанням однієї й тієї ж генетичного коду — в усіх організмів кожному триплету підстав на ДНК відповідають сама й той самий амінокислота в нинішньому білці. Це подібність всіх живих організмів — найвагоміше доказ теорії еволюції, оскільки він передбачає, що чоловік і інші живі організми походять від одного біохімічного предка.

Список литературы

Для підготовки даної праці були використані матеріали із сайту internet.