Биохимические основы наследственности. Доказательства генетической роли нуклеиновых кислот.

'В 1869 г. швейцарский биохимик Ф. Мишер впервые описал вещество, содержащееся в ядрах клеток, и назвал его нуклеином, а позже оно было переименовано в нуклеиновые кислоты (от лат. Nucleus - ядро). К ним относятся дезоксирибонуклеиновая кислота - ДНК (в ее состав входит сахар дезоксирибоза) и рибонуклеиновая кислота - РНК (входит сахар рибоза).

В 1928 г. бактериолог Ф. Гриффит изучал бескапсульные невирулентные пневмококки (не вызывающие заболевания) и вирулентные в полисахаридной капсуле (вызывающие воспаление легких) для получения вакцины против пневмококка. Он показал, что при инъекции мышам живых бескапсульных пневмококков мыши выживали, а при введении живых капсульных - погибали. При введении смеси убитых при нагревании капсульных и живых

1 2 3

1- бескапсульные живые пневмококки; 2- капсульные живые пневмококки; 3-капсульные убитые нагреванием пневмококки

Рис.3.Схема опыта, демонстрирующего явление трансформации

бескапсульных пневмококков мыши погибали, из них удалось выделить жи­вых капсульных пневмококков. Таким образом, способность образовывать капсулу перешла от убитого капсульного пневмококка к живому бескапсульному (рис. 3).

В 1944 г. О. Эвери с сотрудниками выяснили природу этого загадочного явления. Фактором, превращающим непатогенные (бескапсульные) в пато­генные (капсульные) пневмококки, является ДНК, а само явление назвали трансформацией (от лат. transformatio - преобразование, превращение). Сле­довательно, трансформация - это преобразование признака у одного штамма бактерии в результате проникновения в нее ДНК другого штамма. Явление трансформации стало одним из основных доказательств того, что ДНК яв­ляется носителем генетической (наследственной) информации.

Позже, в 1952 году Дж.Ледербергом и Н.Циндером была выявлена передача генетического материала от одного штамма бактерий к другому с помощью бактериофага, это было наз­вано трансдукцией (от лат. Transduction- перемещение, передача) (рис. 4). U-образная трубка в нижней части разде­лена бактериальным фильтром. В одну половину были помещены штаммы сальмонеллы (S. typhi murium), не синтезирующие аминокислоту триптофан (Т-), а в другую- сальмонеллы, синтезирующие триптофан (Т+) и бактериофаги. После инкубации среди сальмонелл, не синтезирующих триптофан, были выделены бактерии Т+. Это объясняется тем, что бактериофаги проходили через бактериальный фильтр и переносили части ДНК от бактерии Т+ к бактериям Т-.

Благодаря процессу транскрипции в клетке осуществляется передача информации от ДНК к белку по цепочке: ДНК → и-РНК → белок.

Перевод информации с «языка» нуклеотидов на «язык» аминокислот осу­ществляется с помощью генетического кода.

Генетический код - это система записи информации о последовательности расположения аминокислот в белках с помощью после­довательности расположения нуклеотидов в ДНК и и-РНК. Участок молекулы ДНК, состоящий из трех нуклеотидов, называется триплетом или кодоном.

Свойства генетического кода:

1. Код триплетен - каждая из 20 аминокислот зашифрована последова­тельно расположенными тремя нуклеотидами. Из 4 нуклеотидов (так как существует 4 варианта азотистых оснований) можно создать 64 различные комбинации по 3 нуклеотида в каждом (4x4x4 = 64).

2. Код вырожден - каждая аминокислота шифруется более чем одним кодоном (от двух до шести), исключение составляют аминокислоты: метионин, который кодируется только триплетом АУГ и триптофан - УГГ.

3. Код специфичен - каждый кодон шифрует только одну аминокислоту.

4. Код универсален - один триплет кодирует одну и ту же аминокислоту у всех живых организмов.

5. Код неперекрываем - каждый нуклеотид входит лишь в какой-либо один триплет и переписывание информации происходит строго потриплетно.

6. Триплеты УАА, УАГ, УГА обозначают прекращение синтеза одной полипептидной цепи, так как к ним нет аминокислот. Они находятся в конце каждого гена.