РЕАЛИЗАЦИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ В ЖИВЫХ

§10 РЕАЛИЗАЦИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ В ЖИВЫХ
ОРГАНИЗМАХ. РЕАКЦИИ МАТРИЧНОГШО СИНТЕЗА
Генетическая информация реализуется в живом на молекулярно-генетическом уровне
при синтезе ДНК и РНК, а на клеточном — при биосинтезе белка. Было установлено, что две
цепи ДНК способны раскручиваться и служить матрицей (от лат. матрикс — начало) для
синтеза всех нуклеиновых кислот. На ней синтезируются все виды РНК, которые затем
участвуют в биосинтезе белка. Кроме того, перед делением клетки каждая молекула ДНК
удваивается, т. е. синтезирует себе подобную. В каждой из этих реакций информация,
заключенная в последовательности нуклеотидов одной молекулы ДНК, используется для
синтеза другой нуклеотидной последовательности молекул ДНК и РНК. Все эти процессы
биосинтеза носят название реакций матричного синтеза.
Таким образом реакциями матричного синтеза называются биохимические реакции, в
которых на основе (матрице) одной биологической молекулы синтезируется множество других
одинаковых молекул.
Самоудвоение ДНК. Передача наследственной информации на молекулярном уровне
происходит в синтеза молекул ДНК. Матрицей для синтеза новой ДНК служит исходная
молекула ДНК, которая самоудваивается. Процесс самоудвоения молекулы ДНК —
редупликация (от лат. редупликацио — удвоение). Она обеспечивает точное копирование
генетической информации.
В основе реакции удвоения ДНК лежит принцип комплементарности. каждая цепь
молекулы ДНК содержит последовательность нуклеотидов, в точности комплементарную
последовательности нуклеотидов на другой цепи. Цепи одной молекулы ДНК,
разъединяются и каждая из них служит матрицей для синтеза соответствующей
недостающей цепи. Две новые молекулы содержат одну новую и одну исходную
материнскую цепь ДНК. Таким образом, обе дочерние молекулы ДНК полностью похожи на
исходную материнскую ДНК. Копирование ДНК происходит с высокой точностью. В среднем
на каждый миллиард комплементарных пар нуклеотидов, образующихся в ходе
редупликации, приходится одна ошибка. Эти ошибки устраняются особыми белками,
распознающими и удаляющими неправильные нуклеотиды. Точность копирования
обеспечивает правильность передачи наследственной информации. В результате этого
процесса не только синтезируется новая молекула ДНК, но и передается генетическая
информация о структуре белков, которая в ней заложена.
Процесс самоудвоения ДНК близок к совершенству, а наследственная
система
живого достаточно устойчива и консервативна. Стойкость гена и возможность его воспроизведения имеет большое биологическое значение. Они обеспечивают постоянство
структуры ДНК, непрерывность жизни и передачу наследственной информации из поколения
в поколение.
Биосинтез белка – процесс реализации генетической информации на уровне
клетки.
Этот процесс включает в себя два этапа.
. Биосинтез и-РНК. Процесс биосинтеза РНК имеет ряд особенностей. Молекулы
РНК значительно короче и являются копиями небольшого участка ДНК — гена.
Следовательно, в синтезе РНК участвует только часть молекулы ДНК. Матрицей для
синтеза служит только одна из цепей ДНК.
На определенном участке — гене двойная спираль молекулы ДНК раскручивается. На одной
из цепей по принципу комплементарности выстраиваются нуклеотиды. Специальный белокфермент соединяет нуклеотиды между собой. В результате синтезируется РНК-копия. После
окончания реакции молекула РНК освобождается от исходной ДНК-матрицы, которая затем
восстанавливает свою двойную спираль. Синтез завершен.
ΙΙ. Непосредственный синтез белка с помощью рибосомы в цитоплазме клетки.
Используя ферменты рибосомы происходит соединение аминокислот в порядке,
определенном последовательностью нуклеотидов и-РНК. Иначе говоря, происходит
перевод последовательности нуклеотидов в последовательность аминокислот в
соответствии с генетическим кодом.
Рассмотрите видеофрагмент «Реакции матричного синтеза». В этом фрагменте показан
процесс самоудвоения ДНК, синтеза информационной РНК, ее проникновение сквозь
поры ядерной оболочки в цитоплазму, синтез белка. Крестообразные структуры – это
молекулы транспортной РНК, которые подвозят аминокислоты к рибосомам.