Физические модели нк методы изучения днк и рнк реферат

Обновлено: 05.07.2024

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Государственное бюджетное образовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №225 Адмиралтейского района Санкт-Петербурга

Шаповалова Валентина Александровна

Воронаев Иван Геннадьевич

Сегодня мы разберем тему нуклеиновые кислоты, так как она затрагивает жизненноважные процессы, происходящие в организме. В задачи данного реферата входит :

-пояснить, что такое нуклеиновые кислоты и какие их виды существуют;

-разобраться, чем отличаются виды нуклеиновых кислот;

-подробнее разобрать функции ДНК и РНК.

Что такое нуклеиновые кислоты?

Чем ДНК отличается от РНК?

Названия отличаются тем, что молекула ДНК содержит моносахарид дезоксирибозу, а РНК — рибозу.

Нуклеиновые кислоты ,подобно белкам, имеют первичную, вторичную и третичную структуру.

Чередование нуклеотидов в полимерной цепи образует первичную структуру нуклеиновой кислоты. Так, в состав РНК входят такие азотистые основания как: аденин (А), гуанин (Г), урацил (У), цитозин (Ц),а в состав ДНК входят: аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т), цитозин (Ц).

ДНК и РНК также отличаются вторичной структурой: молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепочек, спирально закрученных одна относительно другой, а РНК- из одной полинуклеотидной цепочки.

Две спирали в молекуле ДНК удерживаются вместе водородными связями между парами оснований. Двойная спираль ДНК строится по принципу комплиментарности: напротив аденинового нуклеотида одной цепи располагается тиминовый нуклеотид другой цепи, а против гуанинового- цитозиновый.

В РНК гуанин (Г) может образовывать водородные связи как с урацилом (У), так и с цитозином (Ц). Поэтому двухцепочечные участки РНК некомплементарны, и нуклеотидный состав РНК может меняться в широких пределах.

Вторичная структура ДНК (а); комплементарность между двумя цепями ДНК (б)

Третичная структура нуклеиновых кислот — это пространственное расположение ДНК и РНК. ДНК находится преимущественно в хромосомах клеточного ядра,а также митохондриях и хлоропластах.ДНК является основным строительным материалом генов, в которых хранится наследственная информация организма. РНК входит в состав ядрышек, митохондрий, рибосом, пластид, цитоплазмы. РНК выполняет различные функции, по причине того ,что существует в виде трех разновидностей: рибосомные РНК (рРНК), транспортные РНК (тРНК) и информационные ,или матричные РНК (иРНК).

3) Три разновидности РНК. Функции РНК.

1) Рибосомные РНК (рРНК).

Составляют 85% всей РНК клетки. Они определяют структуру и функционирование рибосом.

2) Транспортные РНК (тРНК).

Составляют примерно 10% от всех клеточных РНК. Они подносят аминокислоты к месту образования белковых молекул-рибосомам.

3) Информационные РНК (иРНК).

Не смотря на низкое процентное содержание в общей массе РНК клетки, всего 5%, они стоят на первом месте по значению. Они программируют синтез белков; осуществляют непосредственную передачу кода ДНК к месту синтеза белков.

4) Фукнции ДНК.

ДНК-главная молекула в живом организме. В ней хранится генетическая информация, передающаяся из поколения в поколение, но в синтезе белка ДНК не участвует.

В молекулах ДНК в закодированном виде записан состав всех белков организма. Каждая аминокислота, присутствующая в составе белка, имеет свой собственный код в ДНК-кодон.[2]

нуклеиновых кислот может меняться от сотен тысяч до десятков миллиардов.

Они были открыты и выделены из клеточных ядер ещё в 19 в., но их

биологическая роль выяснена только во второй половине 20 в.

Строение нуклеиновых кислот можно установить, анализируя продукты их

гидролиза. При полном гидролизе нуклеиновых кислот образуется смесь

пиримидиновых и пуриновых оснований, моносахарид (β - рибоза или β -

дезоксирибоза) и фосфорная кислота. Это означает, что нуклеиновые

При частичном гидролизе нуклеиновых кислот образуется смесь

нуклеотидов, молекулы которых построены из остатков фосфорной кислоты,

моносахарида (рибозы или дезоксирибозы) и азотистого основания

(пуринового или пиримидинового). Остаток фосфорной кислоты связан с 3-м

или 5-м атомом углерода моносахарида, а остаток основания – с первым

атомом углерода моносахарида. В зависимости от типа азотистого основания

Нуклеотид – основная структурная единица нуклеиновых кислот, их

мономерное звено. Нуклеиновые кислоты, состоящие из рибонуклеидов,

называют рибонуклеиновыми кислотами (РНК). Нуклеиновые кислоты,

состоящие из дезоксирибонуклеотидов, называют дезоксирибонуклеиновыми

кислотами (ДНК). В состав молекул РНК входят нуклеотиды, содержащие

основания аденин, гуанин, цитозин и урацил. В состав молекул ДНК входят

нуклеотиды, содержащие аденин, гуанин, цитозин и тимин. Для обозначения

оснований используют сокращения: аденин – А, гуанин – G, тимин – Т,

Свойства ДНК и РНК определяются последовательностью оснований в

полинуклеотидной цепи и пространственным строением цепи.

Последовательность оснований содержит генетическую информацию, а

остатки моносахаридов и фосфорной кислоты играют структурную роль

В молекулах ДНК и РНК отдельные нуклеотиды связаны в единую

полимерную цепь за счёт образования сложноэфирных связей между

остатками фосфорной кислоты и гидроксильными группами при 3-м и 5-м

Пространственная структура полинуклеотидных цепей ДНК и РНК была

определена методом рентгеноструктурного анализа. Одним из самых

крупных открытий биохимии 20 века оказалась модель двуспиральной

структуры ДНК, которую предложили в 1953 г. Дж. Уотсон и Ф. Крик.

Согласно этой модели, молекула ДНК представляет собой двойную спираль

и состоит из двух полинуклеотидных цепей, закрученных в

противоположные стороны вокруг общей оси. Пуриновые и пиримидиновые

основания расположены внутри спирали, а остатки фосфата и дезоксирибозы

– снаружи. Две спирали удерживаются вместе водородными связями между

парами оснований. Важнейшее свойство ДНК – избирательность в

образовании связей (комплементарность). Размеры оснований и двойной

спирали подобраны в природе таким образом, что тимин образует

водородные связи только с аденином, а цитозин – только с гуанином.

Таким образом, две спирали в молекуле ДНК комплементарны друг другу.

Последовательность нуклеотидов в одной из спиралей однозначно

определяет последовательность нуклеотидов в другой спирали.

В каждой паре оснований, связанных водородными связями, одно из

оснований – пуриновое, другое – пиримидиновое. Отсюда следует, что общее

число остатков пуриновых остатков в молекуле ДНК равно числу остатков

В отличие от ДНК молекулы РНК состоят из одной полинуклеотидной

цепи. Число нуклеотидов в цепи колеблется от 75 до нескольких тысяч, а

молекулярная масса РНК может изменяться в пределах от 2500 до

нескольких миллионов. Полинуклеотидная цепь РНК не имеет строго

ДНК – главная молекула в живом организме. Она хранит генетическую

информацию, которую передаёт от одного поколения к другому. В молекулах

ДНК в закодированном виде записан состав всех белков организма. Каждой

аминокислоте, входящей в состав белков, соответствует свой код в ДНК, т. е.

ДНК содержит всю генетическую информацию, но непосредственно в

синтезе белков не участвует. Роль посредника между ДНК и местом синтеза

белка выполняет РНК. Процесс синтеза белка на основе генетической

информации схематично можно разбить на две основные стадии: считывание

Клетки содержат три типа РНК, которые выполняют различные функции.

1) Информационная или матричная РНК (м-РНК) считывает и переносит

генетическую информацию от ДНК, содержащейся в хромосомах, к

рибосомам, где происходит синтез белка со строго определённой

2) Транспортная РНК (т-РНК) переносит аминокислоты к рибосомам, где

3) Рибосомная РНК (р-РНК) непосредственно участвует в синтезе белков в

рибосомах. Рибосомы – сложные надмолекулярные структуры, которые

состоят из четырёх р-РНК и нескольких десятков белков. Фактически

Последовательность оснований в м-РНК – это генетический код,

управляющий последовательностью аминокислот в белках. Замечательная

особенность генетического кода состоит в том, что он универсален для всех

Первичная структура - взаимодействие Н3РО4 и азотистых оснований происходит через сахар. Функции нуклеозидов:

1. коферменты (в оксидредуктазах)

2. предшественники для сроительных единиц РНК/ДНК

Вторичная структура: взаимодействие м/д азотистыми основаниями путём образования водородных

связей. А=Т, Г=Ц(3 связи)

Расстояние – 10,85 А

Формы А и В - правозакрученные

А: ширина витка - 2,0нм, длина - 3,4нм

В: шир-2,2нм, длина-2,8нм.

Z форма - левовращающаяся спираль, образуется при чередовании ГЦ.

В дальнейшей упаковке участвует 4 класса белков: Н2А, Н2В, НЗ, Н4

Изучение пространственных структур осуществляется на модельных системах. Используют 2 группы методов:

1. Метод построения упрощённых физических моделей. Основывается на экспериментальных данных.

2. Методы конформационного анализа:

I. Модель гибкого стержня.

II. Модель спираль-клубок.

Гибкость стержня определяется поворотной изомерией.

2 вида жесткости:

а) на изгиб оси (определяет способность ДНК укладываться в вирусную частицу и т.д. Е изгиба

gB – константа жесткости на изгибание.

б) жесткость кручения - торсионная жесткость ДНК. Определяется как изменение Е внутри молекулы ДНК при отклонении угла м.д соседними парами оснований. Для перехода в другую форму достаточно отклонения на 2,5 градуса.

1. флуктуационным изгибанием оси НК

2. поворот соседних пар оснований ДНК

3. Раскрытие отдельных пар оснований

П. Метод спираль – клубок.

Основан на том, что движение зависит от температуры. Закрытые пары оснований образуют спираль, открытые участки - клубок. Открытые участки приводят к образованию суперспирали.

Параметр - степень спирализации (?). Определяется число супервитков на 10 пар оснований, обычно меньше 0, = 0,05. Образуют левозакрученные участки.

Метод конформационных переходов.

Формируют общую геометрию отдельных пар оснований. D- расстояние от центра п.о. до оси. ?-поворот, TL – наклон.

Особая роль - углеводный компонент, м.б. С2' -эндо, С3' - эндо, С3'- и С2' - экзо .

Z - форма - (ГЦ)n. Чем больше ГЦ, тем больше участок Z спирали. Данная последовательность -левовращающаяся. Широко распространена в природе. Угол равен 30 градусов. В 1 виток- 12 п.о.

Метод гибридизации основан на плавлении и отжиге НК. Плавление - разрушение Н-Н связей. Является взаимообратимым процессом. Используют для таксономической характеристики вида. Метод дифференциального центрифугирования

Методы: ЭПР(Электронный Парамагнитный Резонанс), ЯМР(Я́дерный магни́тный резона́нс), При исследовании строения и конформационных превращений Биополимеры широко используются как очищенные природные Биоп, так и их синтетические модели, которые проще по строению и легче поддаются исследованию. Так, при изучении белков моделями служат гомогенные или гетерогенные полипептиды (с заданным или случайным чередованием аминокислотных остатков). Моделями ДНК и РНК являются соответствующие синтетические гомогенные или гетерогенные полинуклеотиды. К методам исследования Биоп и их моделей относятся рентгеноструктурный анализ, электронная микроскопия, изучение спектров поглощения, оптической активности, люминесценции, методы светорассеяния и динамического двойного лучепреломления, седиментационный метод, вискозиметрия, физико-химические методы разделения и очистки и ряд др. Все методы, разработанные для изучения синтетических полимеров, применимы и к Биополимеры При трактовке свойств Биополимеры и их моделей, закономерностей их конформационных превращений используются также методы теоретической физики (статистической физики, термодинамики, квантовой механики и др.).

В мол. биоф. нету проблем, связ. с неравновесным поведением живой открытой системы-биополимеры хорошо иссслед in vitro.

Кафедра: Биология
Зав. Кафедрой: д.м.н., профессор
Сентюрова Л.Г.

На тему: Нуклеиновые кислоты. Молекулярная Организация. Участки ДНК с уникальными и повторяющимися последовательностями. Кодовая система ДНК. Авторепродукция генетического материала.

Выполнила:
студентка 1 курса 112 группы
лечебного факультета
Елдышева Ольга

Проверила:
к.м.н., доцент
Хужахметова Л.К.

г. Астрахань, 2021 г.

Введение
Нуклеиновые кислоты имеют первостепенное биологическое значение и представляют собой сложные высокомолекулярные биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. Они впервые были обнаружены в ядрах клеток, откуда и их название (нуклеус -- ядро). Дезоксирибонуклеиновая кислотам (ДНК) -- один из двух типов нуклеиновых кислот, обеспечивающих хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. Основная роль ДНК в клетках -- долговременное хранение информации о структуре РНК и белков. Молекулы ДНК хранят сведения об этих свойствах и передают их в поколениях потомков, т.е. ДНК-носитель наследственной информации.

Эти важные открытия дали старт глубокому изучению ДНК как основу генетического материала. На основе этой молекулы строится вся жизнь.

1. Нуклеиновые кислоты

1.1 Состав нуклеиновых кислот

Нуклеиновые кислоты— сложные природные высокомолекулярные соединения, обеспечивающие хранение и передачу наследственной информации в живых организмах. Данные кислоты составляют 1–5% от сухой массы клетки и представлены моно- и полинуклеотидами

Мономерами нуклеиновых кислот являются нуклеотиды, которые состоят из азотистого основания, углевода - пентозы и остатка фосфорной кислоты, соединенных между собой ковалентными связями. Азотистые основания представлены производными пурина (аденин и гуанин) и пиримидина (цитозин, гуанин и урацил (у РНК)). Пентозы: рибозы – в РНК, дезоксирибозы – в ДНК. Они различаются по отсутствию или наличию гидроксильной группы во втором положении атома углерода сахарного кольца.

Различают 2 типа нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая кислота — ДНК и рибонуклеиновая кислота —РНК. Они отличаются друг от друга своим строением и функциям.

1.2 Значение нуклеиновых кислот

Значение нуклеиновых кислот очень велико. Особенности их химического строения обеспечивают возможность хранения, переноса в цитоплазму и передачи по наследству дочерним клеткам информации о структуре белковых молекул, которые синтезируются в каждой клетке. Белки обусловливают большинство свойств и признаков клеток. Понятно поэтому, что стабильность структуры нуклеиновых кислот - важнейшее условие нормальной жизнедеятельности клеток и организма в целом. Любые изменения строения нуклеиновых кислот влекут за собой изменения структуры клеток или активности физиологических процессов в них, влияя таким образом на жизнеспособность.

2. Структуры нуклеиновых кислот

2.1 Первичная структура

Первичная структура цепи ДНК и РНК – нуклеотидный состав и определенна последовательность нуклеотидных звеньев в полимерной цепи. Первичная структура определяется в соответствии с правилами Э. Чаргаффа:

1) Все ДНК независимо от их происхождения содержат одинаковое число пуриновых и пиримидиновых оснований. Следовательно, в любой ДНК на каждый пуриновый нуклеотид приходится один пиримидиновый.

2) Любая ДНК всегда содержит в равных количествах попарно аденин и тимин, гуанин и цитозин, что обычно обозначают как А = Т и G = C.

3) Количество оснований, содержащих аминогруппы в положении 4 пиримидинового ядра и 6 пуринового (цитозин и аденин), равно количеству оснований, содержащих оксо-группу в тех же положениях (гуанин и тимин), т.е. A + C=G + T

2.2. Вторичные структуры

Вторичная структура нуклеиновых кислот. Под вторичной структурой нуклеиновых кислот понимают пространственно-упорядоченные формы полинуклеотидных цепей.

Вторичная структура ДНК образована двумя параллельными неразветвленными полинуклеотидными цепями, которые закручены вокруг общей оси в двойную спираль.

Эта структура держится за счет водородных связей, которые образуются за счет азотистых оснований, направленными внутрь спирали. Азотистые основания составляют комплементарные пары. Образование водородных связей между комплементарными парами оснований обусловлено их пространственным соответствием. Так, пиримидиновое основание комплементарно пуриновому. Связи между другим основаниями не возникают из-за пространственных причин. Таким образом, в ДНК: тимин комплементарен аденину, а цитозин – гуанину.

Комплементарность полинуклеотидных цепей служит химической основой для главной функции ДНК – хранение и передача наследственных признаков.

Способность ДНК не только хранить, но и использовать генетическую информацию определяется следующими ее свойствами:

1) Молекулы ДНК способны к репликации, т.е. могут обеспечить возможность синтеза других молекул ДНК, идентичных исходным, поскольку последовательность оснований в одной из цепей двойной спирали контролирует их расположение в другой цепи;

2) Молекулы ДНК могут совершенно точным и определенным образом направлять синтез белков, специфичных для организмов данного вида.

Вторичная структура РНК

Молекулы РНК состоят из одной полинуклеотидной цепи и не имеют определенной пространственной формы, в отличии от ДНК. Также, полимерная цепь РНК приблизительно в десять раз короче, чем у ДНК.

Комплементарными парами в РНК являются цитозин-гуанин и урацил-аденин.

Основная роль РНК - непосредственное участие в биосинтезе белка. Известны три вида клеточных РНК, которые отличаются по местоположению в клетке, составу, размерам и свойствам, определяющим их специфическую роль в образовании белковых макромолекул:

1) Информационные (матричные) РНК передают закодированную в ДНК

информацию о структуре белка от ядра клетки к рибосомам, где и

осуществляется синтез белка;

2) Транспортные РНК собирают аминокислоты в цитоплазме клетки и переносят их в рибосому; молекулы РНК этого типа "узнают" по соответствующим участкам цепи информационной РНК, какие аминокислоты должны участвовать в синтезе белка;

3) Рибосомные РНК обеспечивают синтез белка определенного строения, считывая информацию с информационной (матричной) РНК.

3.Участки ДНК с уникальными и повторяющимися последовательностями.

В 1968 г. было установлено, что имеется два типа участков хромосомной ДНК, отличающихся друг от друга последовательностью расположения нуклеотидов (основных звеньев ДНК). Каждый участок первого типа состоит из своеобразной, присущей только ему последовательности расположения нуклеотидов. Такие последовательности были названы уникальными. Участки второго типа содержали различное количество повторяющихся последовательностей нуклеотидов, которые были названы повторами. В 1973— 1975 гг. было установлено, что в ДНК участки повторов чередуются с участками уникальных последовательностей таким образом, что каждая уникальная зона отделена от другой отрезками повторов. Оказалось, что повторы бывают двух видов — короткие (содержащие в среднем около 300 нуклеотидных пар) и длинные (до 5000 нуклеотидных пар). Число коротких повторов в ДНК в несколько раз больше, чем длинных. В последнее время высказано предположение, что длинные повторы равномерно распределены по ДНК. Роль повторов пока не выяснена, хотя были высказаны предположения, что они играют роль в упаковке ДНК в хромосоме, в процессах транскрипции и трансляции, а также в осуществлении обмена генами между хромосомами.

4.Кодовая система ДНК.

В ДНК заключена вся генетическая информация о структуре и деятельности клетки. Участок ДК, несущий информацию о структуре белка – ген. Биосинтез белка осуществляется с помощью генетического кода.

Свойства генетического кода:

1. Генетический код триплетен

2. Код – вырожден, избыточен

3. Каждый кодон шифрует 1 аминокислоту

4. Прерывистость – между генами есть знаки препинания

5. Код – универсален

Транскрипция — это процесс считывания информации РНК, осуществляемой и-РНК полимеразой. ДНК — носитель всей генетической информации в клетке, непосредственного участия в синтезе белков не принимает. К рибосомам — местам сборки белков — высылается из ядра несущий информационный посредник, способный пройти поры ядерной мембраны. Им является и-РНК. По принципу комплементарности она считывает с ДНК при участии фермента, называемого РНК — полимеразой. В процессе транскрипции можно выделить 4 стадии:

1) Связывание РНК-полимеразы с промотором,

2) инициация — начало синтеза. Оно заключается в образовании первой фосфодиэфирной связи между АТФ и ГТФ и два нуклеотидом синтезирующей молекулы и-РНК,

3) элонгация — рост цепи РНК, т.е. последовательное присоединение нуклеотидов друг к другу в том порядке, в котором стоят комплементарные нуклеотиды в транскрибируемой ните ДНК,

4) Терминация — завершения синтеза и-РНК. Промотр — площадка для РНК-полимеразы. Оперон — часть одного гена ДНК.

5.Репликация ДНК.

Основные ферменты репликации ДНК и их функции:

1) ДНК-полимераза. Наращивает полинуклеотидные нити, присоединяя нуклеотиды в направлении 5ʹ → 3ʹ, на ведущей цепи непрерывно, на отстающей — фрагментами Оказаки

2) ДНК-лигаза. Сшивают фрагменты Оказаки после удаления РНКзатравки

3) ДНК-геликаза - раскручивает двойную спираль, разрывая водородные связи, используя энергию АТФ

4) ДНК-топоизомераза. Разрывает одну из нитей ДНК, давая ей возможность вращаться вокруг второй цепи для снятия напряжения на сверхзакрученных участках ДНК; она же восстанавливает целостность нити

5) РНК-праймаза. Синтезирует короткие РНК-праймеры (РНК-затравки) для предоставления свободного 3ʹ-ОН конца ДНК-полимеразе

6) SSB (дестабилизирующие) белки. Связываются с одноцепочечной ДНК, не позволяя вновь соединиться двум нитям и не закрывая оснований ДНК

7) 5ʹ-3ʹ-эндонуклеаза Удаление РНК-затравки, репарация

8) 3ʹ-5ʹ-эндонуклеаза Исправление ошибок репликации

Процесс удвоения молекулы ДНК, или самовоспроизведения, называется репликацией. В основе репликации лежит матричный механизм. В реакциях матричного типа одна молекула является матрицей (основой или формой) для синтеза другой с комплементарной структурой. Репликация ДНК происходит полуконсервативно: каждая дочерняя молекула ДНК состоит из одной интактной (консервативной) цепи, полученной от родительской двойной спирали, и одной синтезированной цепи (рис. 4.29). Процесс репликации начинается с того, что инициирующие белки связываются с молекулой ДНК. Расплетаются ее комплементарные цепи, разрывая водородные связи между основаниями нуклеотидов цепей ДНК.

Процесс репликации ДНК играет важную роль в передаче наследственной информации. Благодаря ему дочерние клетки получают равное количество генетической информации — точные копии информации материнской клетки.

Выделяют три основные стадии процесса репликации:
1) инициация — сборка ферментного и белкового комплекса на участках ДНК и начало процесса;
2) элонгация — удлинение полинуклеотидной цепи ДНК;
3) терминация — окончание репликации. Регуляция репликации осуществляется в основном на стадии инициации.

Репликация у прокариот. Точка начала репликации у прокариот называется ori (от англ. origin). Известно, что в этих участках находятся высоко консервативные последовательности, расположенные тандемно. Эти последовательности узнаются ферментами репликации. Новая ДНК образуется с одинаковой скоростью в обоих направлениях до тех пор, пока ДНК не станет полностью удвоенной и не образуются две хромосомы (рис. 4.30). Ведущий фермент репликации — ДНК-полимераза. У прокариот E. coli в настоящее время известно пять типов ДНК-полимеразы (ДНК-полимеразы I, II, III, IV, V). В разных комбинациях они отвечают за репликацию и репарацию.

Репликация у эукариот. Начинается в нескольких точках. Эти точки называются ARS (Autonomously Replicating Sequence — автономно реплицирующаяся последовательность). В хромосомах эукариот существует большое количество ARS. У эукариот известны семь типов ДНК-полимераз (ДНК-полимераза ά, β, γ, δ, ε, ζ, η). В разных комбинациях эти семь ДНК-полимераз отвечают за репликацию и репарацию в ядре, митохондриях, пластидах. Структура, в которой происходит репликация, получила название репликационной вилки. Репликационная вилка движется последовательно вдоль ДНК от ее стартовой точки. По ходу процесса соседние репликоны соединяются. Иногда насчитывают сотни репликонов, репликация идет в обоих направлениях. Синтез ДНК происходит в S-периоде интерфазы клеточного цикла.

Заключение

Почти полвека тому назад был открыт принцип структурной (молекулярной) организации генного вещества – дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Структура ДНК дала ключ к механизму точного воспроизведения генного вещества. Так возникла новая наука – молекулярная биология. Была сформулирована так называемая центральная догма молекулярной биологии: ДНК – РНК – 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 собственное 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. 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.

Читайте также: