Техника - молодёжи 1962-05, страница 28

тайна шифра

▲. ШУМИЛОВ

Рис. Е. МИГУНОВА

Ц едавно наш журнал опубликовал статью, в которой было рассказано о сложных физико-химических процессах, происходящих в живой клетке. Сложной фабрикой синтеза белковых молекул из органического набора аминокислот руководит ядро клетки, где содержится удивительное вещество — дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). На молекулах ДНК «записана» инструкция, как и в каком порядке нужно присоединять аминокислоты друг к другу, чтобы клетка синтезировала именно те белки, которые составляют ее индивидуальную сущность. В каком виде записана эта инструкция? Может ли ее •прочитать человек?

План построения живого организма, по современным представлениям, зашифрован в молекулах ДНК в виде так называемого генетического кода. Одно «слово» этого кода называется геном. Отдельные гены несут ответственность за синтез белковых молекул, свойства которых в конечном счете определяют свойства живой клетки. Ученые считают, что раскрытие генетического кода, разгадка тайны шифра «сего живого вызовет подлинную революцию в биологии, ведь зная, как природа записывает «инструкции» по синтезу белковых молекул и как их выполняет, можно будет искусственно вмешиваться в эти записи и переделывать их по своему желанию. А это и означает активное вмешательство человека в самую сущность жизни.

Группа английских ученых из Кембриджского университета предприняла (плодотворную попытку расшифровать генетический код простейшего микроорганизма — бактериофага. Существует мнение, что метод кодирования генетической информации принят природой повсеместно, то есть осуществляется одинаково во всех живых организмах.

Раскрыв тайну шифра живого, ученые смогут сознательно управлять процессами жизни.

I. ДНК И РНК

Хромосомы ядер живых клеток состоят из молекул белков и дезоксири-бонуклеиновых кислот (ДНК). Удивительным свойством ДНК, этого полину-клеотида, является то, что в его составе имеется всего четыре азотистых основания:

А Б В Г

аденин гуанин цитозин тимин

Поэтому, отвлекаясь от деталей структуры, схематически молекулу ДНК можно представить себе так:

...АБГАВГБАГВВБ...

Азотистые основания образуют беспорядочную и на первый взгляд хаотическую последовательность.

При делении клетки молекулы ДНК, находящиеся в хромосомах, также раздваиваются. Из материала окружающих их веществ к ним «пристраивается» молекула точно такого же состава и с точно такой же последовательностью азотистых оснований. Так происходит при каждом делении клетки, и тот факт, что беспорядочная цепь...

...АБГАВГБАГВВБ...

при делении клетки сохраняется, заставляет предполагать, что в ней скрыт какой-то важный смысл.

Молекулы РНК похожи на молекулы ДНК в том отношении, что в их структуре также чередуются четыре азотистых основания, но вместо тимина в них входит урацил (Д).

В отличие от ДНК молекулы. РНК существуют как в ядре клетки, так и в цитоплазме. Более точные опыты показывают, что молекулы РНК поступают из ядра в цитоплазму, и входят

в состав рибосом. Здесь происходит синтез белковых молекул.

Итак, <в клетке имеется ядро, содержащее очень «консервативное» вещество ДНК, которое при любом количестве делений сохраняет свою структуру, подвижное вещество РНК, осуществляющее связь ядра с телом клетки, и белки, синтезирующиеся из строго определенной последовательности аминокислот.

Невольно напрашивается такая гипотеза: а что, если в структуре ДНК зашифрован план синтеза белков, а молекулы РНК являются «посыльными», которые «списывают» этот план с молекулы ДНК и передают его к местам синтеза белков и контролируют правильность его выполнения?

Для проверки этой гипотезы были поставлены многочисленные опыты.

2. МУТАЦИИ

Давно было замечено, что если ка-ким-либо путем повредить структуру ядра, то меняются наследственные свойства клетки. Бактерии, которые подверглись энергичному воздействию химических или физических факторов, начинают приобретать совершенно новые признаки.

В отличие от первоначального микроорганизм с нарушенной структурой хромосом называется мутантом.

Как правило, мутации приводят к глубоким изменениям в структуре всей живой клетки. Анализ показывает, 4го после мутаций состав белковых веществ в цитоплазме клетки оказывается иным, чем он был вначале.

Долгое время процесс мутации описывался биологами чисто формально. Предполагалось, что хромосомы ядра, в свою очередь, состоят из отдельных субмикроскопических элементов — генов, которые несут ответственность за биологические свойства клетки. Другими словами, гены являются элементами «генерального плана» построения живого организма.

Нарушение структуры генов и есть мутации, которые приводят к изменению организма.

После открытия ДНК и РНК необходимо было сопоставить химическую структуру этих веществ с представлениями о генах. Что такое ген с химической точки зрения? Что такое мутация на уровне молекул, составляющих вещество ядра?