Но недостаточно предложить новый код, надо предложить план эксперимента, в котором можно доказать правильность предположений.

Такой план был предложен и осуществлен Ф. Криком, Л. Барнет, С. Бреннером и Р. Уотс-Тобином в Кембритдже.

Все свои опыты они провели на одном определенном гене. Этот ген принадлежит молекуле ДНК фага Т-4, который инфицирует кишечную палочку. Через 20 минут после начала инфекции фаг образует внутри кишечной палочки около 100 своих копий. Бактерия гибнет, а фаги выходят наружу. Преимущество такого опытного материала очевидно: за короткое время можно получить миллиарды фаговых частиц — многие поколения, и на этих поколениях наблюдать мутации.

Мутации вызывались действием на фаг химического вещества – профлавина. Ученые доказали, что под влиянием профлавина происходит добавление или выпадение, по всей вероятности, одного из оснований.

Основной операцией в опыте было генетическое скрещивание. Бактериальную клетку заражали сразу двумя мутантными фагами. Примерно через 20 минут на месте клетки обнаруживалось около сотни новых фаговых частиц. Некоторые из них были сходны с одним родителем, некоторые – с другим, некоторые несли на себе признаки сразу обоих родителей, а некоторые вообще не имели никаких изменений – были похожи на немутировавшие фаги.

Глава 3.Строение и свойства рибонуклеиновых кислот.

Рибонуклеиновые кислоты повсеместно распространены в живой природе. Они находятся во всех микроорганизмах, растительных и животных клетках и являются носителями наследственной информации во многих вирусах. С чем это связано? Почему РНК, как и ДНК присутствует во всех клетках?

Биологическая функция РНК обусловлена тем, что они обеспечивают реализацию в клетке наследственной информации, которая передается с помощью ДНК.

В клетке существует три главных типа РНК: информационная РНК (иРНК), рибосомная РНК (рРНК) и транспортная РНК (тРНК). Рибосомная РНК составляет около 80—82 % от содержания суммарной клеточной РНК, тРНК — 15-16 % и иРНК — 2-10 %. В некоторых клетках содержание иРНК относительно общей массы РНК составляет тысячные доли процента.

В отличие от ДНК молекулы всех трех типов РНК одноцепочечные, что является одной из важных особенностей РНК. Содержание РНК в клетке в пересчете на массу в 5—10 раз выше, чем ДНК. Каждый из типов РНК характеризуется определенным нуклеотидным составом, что определяет их свойства. Они имеют также различную молекулярную массу.

В бактериальной клетке почти вся РНК расположена в цитоплазме. В клетках высших организмов часть РНК находится в различных органеллах.

РНК входит в состав всех вирусов растений, в частности вируса табачной мозаики, некоторых вирусов бактерий, например бактериофаг кишечной палочки, и некоторых вирусов животных, например, вируса полиомиелита.

СТРУКТУРА РИБОНУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ

Нить РНК — это последовательность рибонуклеотидов, соединенных в одну цепь. РНК имеет линейную структуру молекулы с огромным числом входящих в нее составляющих элементов. Рибонуклеотиды соединены так, что образуют неразветвленную нить большой длины.

Углеводный компонент РНК представлен рибозой. Так как рибоза относится к классу пентоз, то с этим было связано и первоначальное название РНК — пентозонуклеиновые кислоты. Но такое название не закрепилось в терминологии, так как пентозы — это широкий класс соединений, а рибоза является всего лишь их частным случаем. В РНК же содержится из всего класса пентоз только рибоза.

Азотистыми основаниями РНК являются аденин и гуании из класса пуриновых оснований и цитозин и урацил из класса пиримидиновых оснований.

Отличительной особенностью РНК от ДНК является то, что для нее не характерно устойчивое спиральное строение.

Структура РНК определяется последовательностью рибонуклеотидов. Эта последовательность рибонуклеотидов в цепи называется первичной структурой РНК. Первичная структура строго специфична и уникальна для каждого вида РНК. Первичная структура РНК представляет собой своеобразную запись биологической информации, закодированную в РНК определенным набором рибонуклеотидов, и определяет вторичную структуру, которая проявляется в закручивании нити РНК в спираль. Третичная структура также определяется первичной структурой и представляет собой пространственное расположение всей молекулы РНК. Третичная структура включает вторичную структуру и те фрагменты полинуклеотидной цепи, которые соединяют один участок вторичной структуры с другим. Это взаиморасположение и связь фрагментов РНК.

Вторичная и третичная структуры РНК формируются преимущественно за счет водородных связей и гидрофобных взаимодействий между азотистыми рибонуклеиновыми основаниями. Термин “гидрофобный” означает, что данное вещество или группа элементов в одном из участков молекулы отталкивает воду. Термин “гидрофильный” применяют по отношению к веществу или группе элементов, притягивающих воду. Молекулы гидрофобного вещества воздействуют силами электронного притяжения на молекулы углеводородов. От количества и расположения водородных связей и контактов гидрофобного взаимодействия зависит пространственное расположение (конфигурация) всей молекулы рибонуклеиновой кислоты.

ИНФОРМАЦИОННАЯ РИБОНУКЛЕИНОВАЯ КИСЛОТА

Информационная РНК программирует синтез белков клетки. Несмотря на относительно низкое процентное содержание в общей массе РНК клетки, иРНК по значению стоит на первом месте. Информационная РНК осуществляет непосредственную передачу кода ДНК для синтеза клеточных белков,

Соответственно тому, что молекулы иРНК используются для синтеза разных белков, они представлены многими видами, которые, естественно, отличаются по своей последовательности нуклеотидов и молекулярной массе. Каждый белок клетки кодируется специфической иРНК или специфическим участком этой молекулы. Каждый белок требует соответствующей ему иРНК. Поэтому иРНК характеризуются значительной разнородностью. Эта группа разных по размеру молекул, масса которых может колебаться от 104 до 2*106 .

Биосинтез иРНК осуществляется в ядре в процессе транскрипции. В ходе транскрипции строится нуклеотидная последовательность иРНК, соответствующая нуклеотидной последовательности одной из цепей ДНК хромосомы. Транскрипция осуществляется ферментативным путем. По сути дела, транскрипцию можно представить как перевод генетической информации, заключенной в последовательности нуклеотидов ДНК, в последовательность нуклеотидов иРНК. Отличие от биосинтеза ДНК здесь заключается в том, что строится одиночная нить иРНК. Азотистые основания иРНК комплементарны азотистым основаниям соответствующего участка, с которого происходит переписывание генетической информации. После окончания транскрипции иРНК переходит на рибосомы, где с нее происходит считывание информации в последовательность аминокислот растущей полипептидной цепи. Последовательность триплетов иРНК определяет последовательность аминокислот в растущей цепи белка. Если вначале матрицей для синтеза иРНК служила ДНК, то теперь иРНК сама служит матрицей для построения белковой цепи. Поэтому существует еще одно название иРНК – матричная РНК.