Биосинтез белков, мир РНК и происхождение жизни

Биосинтез белков, мир РНК и происхождение жизни

В книге рассказывается история главного героя, который сталкивается с различными проблемами и препятствиями на протяжении всего своего путешествия. По пути он встречает множество второстепенных персонажей, которые играют важные роли в истории. Благодаря опыту главного героя книга исследует такие темы, как любовь, потеря, надежда и стойкость. По мере того, как главный герой преодолевает свои трудности, он усваивает ценные уроки жизни и растет как личность. Книга завершается финалом, связывающим воедино темы и сюжетные линии, исследуемые на протяжении всей истории. В целом, книга представляет собой увлекательное и наводящее на размышления чтение, которое исследует человеческий опыт уникальным и осмысленным образом.

Жанр: Наука и образование
Серии: -
Всего страниц: 6
ISBN: -
Год издания: 2001
Формат: Полный

Биосинтез белков, мир РНК и происхождение жизни читать онлайн бесплатно

Шрифт
Интервал



 А.С. Спирин  


БИОСИНТЕЗ БЕЛКОВ, МИР РНК
И ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ


ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК


том 71, №4, с. 320-328, 2001 

Спирин Александр Сергеевич - академик, директор Института белка РАН, член Президиума РАН.

 

Почти полвека тому назад, в 1953 г., Д. Уотсон и Ф. Крик открыли принцип структурной (молекулярной) организации генного вещества - дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) [1]. Структура ДНК дала ключ к механизму точного воспроизведения - редупликации - генного вещества [2]. Так возникла новая наука - молекулярная биология. Была сформулирована так называемая центральная догма молекулярной биологии: ДНК Þ РНК Þ белок. Смысл ее состоит в том, что генетическая информация, записанная в ДНК, реализуется в виде белков, но не непосредственно, а через посредство родственного полимера - рибонуклеиновую кислоту (РНК), и этот путь от нуклеиновых кислот к белкам необратим. Таким образом, ДНК синтезируется на ДНК, обеспечивая собственную редупликацию, то есть воспроизведение исходного генетического материала в поколениях; РНК синтезируется на ДНК, в результате чего происходит переписывание, или транскрипция, генетической информации в форму многочисленных копий РНК; молекулы РНК служат матрицами для синтеза белков - генетическая информация транслируется в форму полипептидных цепей. В специальных случаях РНК может переписываться в форму ДНК ("обратная транскрипция"), а также копироваться в виде РНК (репликация), но белок никогда не может быть матрицей для нуклеиновых кислот (подробнее см. [3]).

Итак, именно ДНК определяет наследственность организмов, то есть воспроизводящийся в поколениях набор белков и связанных с ними признаков. Биосинтез белка является центральным процессом живой материи, а нуклеиновые кислоты обеспечивают его, с одной стороны, программой, определяющей весь набор и специфику синтезируемых белков, а с другой - механизмом точного воспроизведения этой программы в поколениях. Следовательно, происхождение жизни в ее современной клеточной форме сводится к возникновению механизма наследуемого биосинтеза белков.


БИОСИНТЕЗ БЕЛКОВ


Центральная догма молекулярной биологии постулирует лишь путь передачи генетической информации от нуклеиновых кислот к белкам и, следовательно, к свойствам и признакам живого организма. Изучение механизмов реализации этого пути на протяжении десятилетий, последовавших за формулировкой центральной догмы, вскрыло гораздо более разнообразные функции РНК, чем быть только переносчиком информации от генов (ДНК) к белкам и служить матрицей для синтеза белков.

На рис. 1 представлена общая схема биосинтеза белка в клетке. РНК-посредник (messenger RNA, матричная РНК, мРНК), кодирующая белки, о которой и шла речь выше, - это лишь один из трех главных классов клеточных РНК. Основную их массу (около 80%) составляет другой класс РНК - рибосомные РНК, которые образуют структурный каркас и функциональные центры универсальных белок-синтезирующих частиц - рибосом. Именно рибосомные РНК ответственны - как в структурном, так и в функциональном отношении - за формирование ультрамикроскопических молекулярных машин, называемых рибосомами. Рибосомы воспринимают генетическую информацию в виде молекул мРНК и, будучи запрограммированы последними, делают белки в точном соответствии с данной программой.


 

Рис. 1. Общая схема биосинтеза белков

Однако, чтобы синтезировать белки, одной только информации или программы недостаточно - нужен еще и материал, из которого их можно делать. Поток материала для синтеза белков идет в рибосомы через посредство третьего класса клеточных РНК - РНК-переносчиков (transfer RNA, транспортные РНК, тРНК). Они ковалентно связывают - акцептируют - аминокислоты, которые служат строительным материалом для беЛков, и в виде аминоацил-тРНК поступают в рибосомы. В рибосомах аминоацил-тРНК взаимодействуют с кодонами - трехнуклеотидными комбинациями - мРНК, в результате чего и происходит декодирование кодонов в процессе трансляции.


РИБОНУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ


Итак, перед нами набор главных клеточных РНК, определяющих основной процесс современной живой материи - биосинтез белка. Это мРНК, рибосомные РНК и тРНК. РНК синтезируются на ДНК с помощью ферментов - РНК-полимераз, осуществляющих транскрипцию - переписывание определенных участков (линейных отрезков) двутяжевой ДНК в форму однотяжевой РНК. Участки ДНК, кодирующие клеточные белки, переписываются в виде мРНК, тогда как для синтеза многочисленных копий рибосомной РНК и тРНК имеются специальные участки клеточного генома, с которых идет интенсивное переписывание без последующей трансляции в белки.

Химическая структура РНК. Химически РНК очень похожа на ДНК. Оба вещества - это линейные полимеры нуклеотидов. Каждый мономер - нуклеотид - представляет собой фосфорилированный N-гликозид, построенный из остатка пятиуглеродного сахара - пентозы, несущего фосфатную группу на гидроксильной группе пятого углеродного атома (сложноэфирная связь) и азотистое основание при первом углеродном атоме (N-гликозидная связь). Главное химическое различие между ДНК и РНК состоит в том, что сахарный остаток мономера РНК - это рибоза, а мономера ДНК - дезоксирибоза, являющаяся производным рибозы, в котором отсутствует гидроксильная группа при втором углеродном атоме (рис. 2).


Еще от автора Александр Сергеевич Спирин
Капитан и корабль

В книге рассказывается история главного героя, который сталкивается с различными проблемами и препятствиями на протяжении всего своего путешествия. По пути он встречает множество второстепенных персонажей, которые играют важные роли в истории. Благодаря опыту главного героя книга исследует такие темы, как любовь, потеря, надежда и стойкость. По мере того, как главный герой преодолевает свои трудности, он усваивает ценные уроки жизни и растет как личность.


Рекомендуем почитать
Отражение судьбы

Перед вами – книга Мэрилин Керро, финалистки 14 сезона шоу «Битва экстрасенсов», потомственной ведьмы из Эстонии.Несмотря на свой юный возраст, Мэрилин уже вполне состоявшаяся «ведьма»: из этой книги вы узнаете секреты ее мастерства, поймете, как читать судьбу по руке, разберетесь в свойствах драгоценных камней и научитесь изготавливать кукол вуду…Эта книга уникальна еще и тем, что в ней представлена шокирующая история жизни самой Мэрилин. Откуда у нее дар экстрасенса? Как Мэрилин стала ведьмой? Каково это – знать обо всем, что думают окружающие? На все эти вопросы Мэрилин сама дает ответы – честно, открыто, без прикрас она рассказывает о своей яркой и порой сложной жизни.Эмоциональная и удивительно светлая книга, как и сама Мэри, заставляет задуматься о хрупкости жизни, о силе духа, и о том, какую роль в нашей жизнь играет магия…


Креатив. Самое полное руководство по креативности и созданию новых идей

Для того чтобы молниеносно генерировать блестящие идеи, не нужно быть гением от рождения. Все необходимые навыки у вас уже есть! Да, это правда – вы можете мыслить эффективно, принимать нестандартные решения, намеренно вызывать творческое вдохновение и воплощать уникальные проекты.В книге представлена разработанная автором методика развития творческого, новаторского мышления. Она состоит из семи этапов, последовательно проходя которые, вы превращаетесь в настоящего креативщика! В качестве примеров в теоретической части приводятся реальные истории людей и компаний, использовавших креативность для разрешения различных проблем и порой безвыходных ситуаций.


Нимфоманка и нимфомэн

Рассказ — финалист литературного конкурса «Тенета-2002» в категории «Эротическая проза».


Война за океан

«Война за океан» завершает цикл романов о капитане Г. И. Невельском, об освоении русскими Дальнего Востока. Амурская экспедиция Г. И. Невельского подвела итог 200-летней деятельности русских людей в Приамурье, способствовала укреплению России на Тихом океане.