Тело человека №52, страница 18

ЭНЦИКЛОПЕДИЯ МЕДИЦИНЫ

ФИЗИОЛОГИЯ

Структура ДНК

Способность ДНК к самовоспроизведению является прямым следствием ее химической структуры. Молекула ДНК состоит из двух взаимосвязанных нуклеотидных цепочек (нитей), которые представляют собой «зеркальное

Т Джеймс Уотсон (слева) и Фрэнсис Крик (справа) были удостоены Нобелевской премии за свой вклад в исследование структуры ДНК.

В

(4

отражение» друг друга и ориентированы во взаимно противоположных направлениях.

Каждая из этих цепей состоит из сахаро-фосфатного остова, к которому присоединены особые молекулы - азотистые основания. К таким основаниям относятся: аденин, гуанин, цитозин и тимин (первые буквы соответствуют латинским A, G, С и Т). Эти четыре основания объединяются в пары исключительно в следующем порядке: А с Т, a G - с С. Это и определяет специфические свойства ДНК. Таким образом, цепочка ДНК с последовательностью TGATCG взаимодействует с комплементарной (подходящей) цепью с последовательностью ACTAGC.

► ДНК состоит из двух цепей, которые ориентированы в двух взаимно противоположных направлениях. Обе нити соединяются с помощью особых молекул - азотистых оснований.

Цепь ДНК 1

Цепь ДНК 2

Фосфат

Фосфат

Фосфат

Фосфат

\__Основания /

(Q А---Т—^ J^

Ш КЗ

(^^JJ)—C---G—

Фосфат

I—G—С—

Фосфат

Фосфат

Фосфат

I—Т—А—

Как происходит самовоспроизведение ДНК

;

ДНК самовоспроизводится в ходе процесса репликации (удвоения). Сначала исходная двойная спираль «материнской» ДНК раскручивается посредством разрушения связей между основаниями. Поскольку каждое основание может соединиться

А ДНК (А) раскручивается с разрывом связей между основаниями в нескольких участках (В). Новая цепь (помечена красным) строится на каждой из материнских нитей (В и С), образуя две ДНК-молекулы (D).

► Две цепочки молекулы ДНК расходятся, и новая нить достраивается на каждой из них. Таким образом, из одной исходной получается две идентичные молекулы ДНК.

только с одной из трех остальных пар (например, А с Т, но не с G или С), на каждой из материнских нитей ДНК достраивается комплементарная цепочка. Таким образом, из одной двойной спирали ДНК получается две идентичных двойных спирали.

Молекула ДНК

ДНК - сборник «рецептов» для синтеза белков

Во многом структура ДНК напоминает язык; однако по сравнению, например, с английским языком, в нем существует только 64 «слова», состоящих из трех букв, которые можно составить, используя четыре буквы - A, G, С и Т. Генетики называют эти «слова» кодонами, потому что в каждом из них закодирована определенная аминокислота, являющаяся строительным материалом для производства белков.

Синтез белка происходит в клеточной цитоплазме на структурах, называемых рибосомами. Однако поскольку ДНК не может покинуть ядро клетки, сначала происходит «транскрипция», то есть копирование одной цепи раскрученной ДНК на одноцепочечный переносчик, по структуре очень похожий на ДНК и называемый информационной РНК (иРНК). Эта молекула выходит за пределы ядерной мембраны, и в цитоплазме начинается процесс трансляции на рибосомах, то есть сборка соответствующих аминокислот в четкой последовательности.

Направление движения рибосомы

▼ Синтез белка происходит из аминокислот на матрице информационной РНК, Этот процесс осуществляется на особых субклеточных структурах, называемых рибосомами.

D Аминокислота

Доставляется к рибосоме молекулой-переносчиком.

Молекула-переносчик

Кодон

Информационная РНК (иРНК)

иРНК копирует структуру ДНК и выходит из ядра.

В Белок, построенный из аминокислот

Аминокислоты добавляются к белковой цепочке по одной.

Рибосома

«Фабрика» синтеза белков.

Q Аминокислота

(молекула-

переносчик)

Покидает рибосому после доставки аминокислоты.