Техника - молодёжи 1961-05, страница 9

АМИНОКИСЛОТЫ

HYKJI МйШ КИСЛОТА*

Каждая белковая молекула х а раита ризу ется определенным порядном чередования остатиое аминокислот. Он задается формой поверхности моленул иуилеиноеых иислот. На схеме видно, ней подплывающие аминокислоты заполняют «пезы» и образуют белковую цепе.

мосомах наряду с белком всегда содержится строго определенное количество кислоты, открытой почти столетие незад физиологом Мишером. Впоследствии она получила название деэокси-рибонуклеиновой (сокращенно — ДНК). В хромосомех есть и молекулы рибонуклеиновой кислоты (РНК), но основное количество ее содержится в цитоплазме клетки. РНК, в текже белки в отличие от ДНК при делении неравномерно распределяются между дочерними клеткеми. Все это наводило ученых не мысль о ведущей роли ДНК в процессах жизнедеятельности.

В Институте химической физики советский ученый доктор химических неук Л. А. Блюменфельд открыл, что ДНК и комплексы нуклеиновых кислот с белкеми обладают своеобразным магнетизмом, который в десятки раз возрастает е процессе деления клеток. Французский ученый Садрон обнаружил, что у молекул ДНК имеются огромные диэлектрические постоянные. Они в тысячу раз больше, чем у всех других известных органических веществ. Советский ученый Е. М. Брумберг открыл, что молекулы ДНК обладают ультрафиолетовой флуоресценцией, то есть начинают светиться после облучения. Возможно, что особый магнетизм, высокие диэлектрические постоянные, ультрефиолетовая флуоресценция являются одними из важных признаков, отличающих живую материю от неживой.

ДВОЙНЫЕ И ОДИНОЧНЫЕ ЦЕПИ

Молекулы ДНК по среенению с другими молекулеми имеют гигентские размеры и по внешнему виду напоминают цепи, по длине которых чередуются иепрееильно повторяющиеся звенья. Эти звенья называются нуклеотидамн; в одной молекуле ДНК их несколько тысяч. Каждый иуклеотид состоит из се-хара, остетка фосфорной кислоты и одного из четырех еэотистых оснований. В молекулех ДНК чередуются пары нуклеотидов, различные основания которых соединены между собой водородными связями. В результате эти молекулы образуют двойные цепи, спирель-но закрученные и напоминающие винтовую лестницу. Их атомное строение иэобрежено на цветной вкладке.

Английский физик Ф. Крик несколько

лет назад аыскезал смелую гипотезу о том, что неследственные свойства всякого живого организма определяются той последовательностью, в какой возможные пары оснований расположены вдоль молекул ДНК в хромосомах. Сейчас эта гипотезе получеет все больше и больше подтверждений. Согласно предположению молекулы ДНК, входящие в состав хромосом, способны воспроизводить сами себя, рескручиваясь и расщепляясь не две отдельные цепи, которые затем восстанавливаются в двойную цепь за счет свободных нуклеотидов, плевающих а протоплазме клеток. При'этом кеждая отдельная цепочке служит как бы штампом, матрицей для «производства» новой молекулы ДНК.

Молекулы ДНК не только себя семо-воспроиэводят, но и штампуют молекулы РНК, а те, в свою очередь, видимо, являются непосредственными штампами большинства белковых молекул клеток.

В каждом многоклеточном организме имеются десятки тысяч реэличных видов белков. И все их многообразие немного меньше теоретически возможного разнообразия ритмов в строении молекул ДНК. Если мы предстевим, что пары азотистых оснований соответствуют точкам и тире в азбуке Морзе, то в каждой клетке нашего тела окажется вполне достаточно молекул ДНК, чтобы зашифровать текст более 1 ООО толстых книг. Две пары, в состав которых входит 4 различных основания, могут образовать 4¹⁰⁰ разных сочетаний, расположенных по длине молекул. Это больше числа атомов в солнечной системе и превышает все возможные варианты строения белковых молекул. Последовательность пар оснований в молекулех ДНК и служит кодом, определяющим разнообразие белков.

Исследованиями последних лет поке-эана теснейшея взаимосвязь процессов синтеза молекул нуклеиновых кислот и белке. Для образования ДНК необходимо присутствие небольшого количества ее звеньев — нуклеотидов и особого белке. Синтез молекул белка и ДНК происходит одновременно. Этот сложный процесс, судя по некоторым последним данным, соаершеется в такой последовательности: подготовке аминокислоты; ее присоединение к ну-клеотнду; их перенос не растворенную

РНК и последующее осаждение всего комплексе не хромосомех или особых нуклеопротеидех — микросомах, которые служет «фабриками» белка. Потом еминокислоты под влиянием особого фермента наращиваются на белковую, а моиоиуклеотиды — не нуклеиновую часть комплексных молекул. Не исключено, что нуклеотиды притягиваются к хромосомам благодаря их мегиитным и электрическим свойствам.

ХИМИЯ, НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ, РАЗВИТИЕ

И эвестно, что клетки, лишенные ядра, перестеют синтезировать белки и не передеют неследствениых свойств. Если в клетке земенить ядро, изменить количество хромосом или строение любой из них, то клетке производит иные белки и имеет новую наследственность. Вопрос о том, что же, белок, РНК, ДНК или все они вместе ответственны зе неследственные изменения, долго остевался открытым. Начало разгадки принесли исследования не пневмококках — бактериях, вызывающих воспаление легких. Одни из них имеют толстую оболочку-квпсулу, у других ее нет. Если бескапсульных бактерий кормить белком, капсульной слизью или разрушенными молекулеми ДНК, то кепсула у них не обрезуется. Но способность обраэоаыееть кепсулу передается им вместе с целыми молекулеми ДНК тех бактерий, которые кепсулу имеют. Явление трансформации — превращения одних бектерий е другие при введении в них «чужой» ДНК — ныне доказано многочисленными опытами. Эти опыты приоткрыли завесу над тем, почему подобное производит себе подобное. Они говорят о том, что в химическом отношении наследственность зависит не от молекул белке или РНК, е от молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты.

Если передача наследственных свойств от родителей к детям связана с молекулеми ДНК, то с ними же должно быть связано и возникновение этих свойств в определенный период индивидуального развития. Мостиками, связывающими молекулы ДНК со всеми признаками организмов, являются особые белки — ферменты. Они в тысячи раз ускоряют химические реакции, а сами при этом не изменяются. Каждая клетке содержит около 100 тыс. молекул фермента, управляющих примерно 2 тыс. различных реакций. Это значит, что на каждой хромосоме человека штампуется около 2 тыс. молекул ферменте. Повторное обрезование одних и тех же ферментов и объясняет поеторность химических циклов, а следовательно, и причины сохранения индивидуальности организмов.

В начале резвития организма происходит дробление яйцеклетки и быстрое образование многих клеток, но при этом общее количество ДНК в зародыше не возрастает. Оквэалось, что каждая яйцеклетке несекомого окружена 15 клеткеми-кормилицеми. В них без деления непрерывно удваивается ядро и накапливеется ДНК, которая потом вливается в яйцеклетку. У рыб, емфи-бий и птиц постевщиками ДНК служат красные кровяные клетки.

Еще в 30-х годах было высказано предположение, что объяснение про-

в