Доклад на тему: "Центральная догма молекулярной биологии"
Один белок, который отвечает за одну химическую реакцию в клетке, кодируется одним геном в молекуле ДНК.
Одним из самых важных открытий в биологии девятнадцатого века было обнаружение химической основы жизни. В двадцатом веке это открытие получило широкую поддержку. В природе нет существенного различия между материалами, из которых построены живые и неживые системы, а также нет жизненной силы. Большой химический завод с множеством химических реакций больше всего похож на живой организм. Сырье привозят на погрузочные платформы, откуда транспортируют готовую продукцию. Где-то в канцелярии - возможно, в виде программ для ПК - хранятся инструкции по управлению всем заводом. Подобным образом "руководящий центр" клетки, ядро, хранит инструкции, контролирующие химическую деятельность клетки (см. Теория клетки).
Во второй половине XX века развитие этой гипотезы увенчалось успехом. Теперь мы знаем, как информация о химических реакциях в клетках передается от одного поколения к другому и используется для поддержания жизнедеятельности клетки. Все данные в клетке хранятся в частице ДНК (дезоксирибонуклеиновой коррозии) - хорошо известной двукратной спирали, или "перевернутой лестнице". Последовательность этих оснований - аденин, гуанин, цитозин и тимин - обычно обозначается буквами A, G, C и T, когда информация считывается с одной нити ДНК. Считайте, что эта последовательность представляет собой сообщение, написанное всего четырьмя буквами. Это сообщение определяет ход химических реакций в клетке и, как результат, характеристики организма.
В действительности гены, которые открыл Грегор Мендель (см. "Законы Менделя"), - это не более чем последовательность пар оснований на молекуле ДНК. Кроме того, согласно проекту "Геном человека", геном человека состоит примерно из 30 000 - 50 000 генов. Если последовательность генов в более простых организмах обычно непрерывна, то гены в наиболее развитых организмах, включая человека, часто разделены фрагментами "нонсенса" или некодирующей ДНК. Клетка может считывать информацию из генов в любом случае. ДНК образует хромосому, оборачиваясь вокруг молекулярной основы у человека и других высокоразвитых организмов. Хромосомы содержат всю ДНК человека.
Информация ДНК должна быть переведена клеточным оборудованием в химические процессы в "теле" клетки, точно так же, как информация, хранящаяся на жестком диске в офисе завода, должна быть переведена на все устройства на этаже завода. Молекулы РНК играют важную роль в этом химическом переводе. Молекулу РНК можно получить, мысленно разделив двойную спираль "лестницы" ДНК на две части, разделив "ступеньки" и заменив все молекулы тимина (Т) на аналогичные молекулы урацила (U).Специальные клеточные молекулы "разматывают" содержащий ген участок ДНК, когда ген необходимо перевести. Свободные основания молекулы ДНК теперь могут быть соединены большим количеством молекул РНК, которые плавают в клеточной жидкости. Как и в случае с молекулой ДНК, только определенные связи могут быть образованы в этом случае. Например, только гуанин (G) молекулы РНК может связываться с цитозином (C) молекулы ДНК. Специальные ферменты собирают всю молекулу РНК из оснований РНК после того, как они выстроились вдоль ДНК. Как отрицательный сигнал к положительному, сообщение, записанное основаниями РНК, относится к исходной молекуле ДНК. В результате этого процесса информация в гене ДНК переписывается на РНК.
Термин "матричная или информационная РНК" (мРНК, или иРНК) относится к этому классу молекул РНК. мРНК способны проникать в цитоплазму клетки через ядерные поры, поскольку они намного короче, чем вся ДНК хромосомы. мРНК передают информацию таким образом от "тела" клетки, или ядра, к "направляющему центру".
В "теле" клетки есть еще два класса молекул РНК, и оба эти класса имеют решающее значение для окончательной сборки белковой молекулы гена. рРНК, или рибосомальная РНК, - одна из них. Они являются компонентом рибосомы, клеточной структуры.
Каждый триплет оснований в ДНК соответствует одной и той же аминокислоте в результирующем белке во всех живых организмах, даже если в ДНК разных живых организмов записаны разные сообщения, использующие один и тот же генетический код. Поскольку это подразумевает, что люди и другие живые существа произошли от одного биохимического предка, это сходство между всеми живыми существами является самой сильной поддержкой теории эволюции.
Транспортные РНК, или тРНК, - еще один тип РНК, который можно найти в "теле" клетки. "Порядок этих молекул следующий: на одной стороне находятся три азотистых основания и место присоединения аминокислоты (см. "Белок").Эти три основания на частице тРНК могут связываться с соответствующими основаниями атома мРНК. (Каждая из 64 молекул тРНК может присоединиться только к одному триплету свободных оснований мРНК, число которых равно четырем в третьей степени.)В результате присоединение конкретной молекулы тРНК, содержащей аминокислоту, к молекуле мРНК является процессом, с помощью которого происходит сборка белков.В какой-то момент все молекулы тРНК связываются с мРНК, и на другой стороне тРНК выстраивается последовательность аминокислот.
Первичная структура белка известна как его аминокислотная последовательность. Сборка завершается дополнительными ферментами, и полученный белок имеет первичную структуру, которая определяется сообщением, записанным на гене молекулы ДНК. После сворачивания в окончательную форму этот белок может катализировать одну химическую реакцию в клетке в качестве фермента.
