Роль ДНК и РНК в передаче наследственной информации

ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) — это молекула, состоящая из двух спирально закрученных полинуклеотидных цепей. Структура ДНК была впервые определена Д.Уотсоном и Ф.Криком в 1953 г.

Мономером ДНК является дезоксирибонуклеотид, состоящий из азотистого основания — аденина А, цитозина Ц, тимина Т или гуанина Г, — пентозы дезоксирибозы и фосфата.

РНК (рибонуклеиновая кислота) — это молекула, состоящая из одной цепи нуклеотидов

Рибонуклеотид состоит из одного из четырех азотистых оснований, но вместо тимина Т в РНК входит урацил У, а вместо дезоксирибозы — рибоза.


Структура белка определяется ядерной ДНК. Информация о последовательности аминокислот в одной полипептидной цепи находится в участке ДНК, который называется ген. В ДНК заложена информация о первичной структуре белка. Код ДНК един для всех организмов. Каждой аминокислоте соответствует три нуклеотида, образующих триплет, или кодон. Такое кодирование избыточно: возможны 64 комбинации триплетов, тогда как аминокислот только 20. Существуют также управляющие триплеты, например, обозначающие начало и конец гена.

Синтез белка начинается с транскрипции, т.е. синтеза иРНК по матрице ДНК. Процесс идет с помощью фермента полимеразы по принципу комплементарности и начинается с определенного участка ДНК. Синтезированная иРНК поступает в цитоплазму на рибосомы, где и идет синтез белка.


тРНК имеет структуру, похожую на лист клевера, и обеспечивает перенос аминокислот к рибосомам. Каждая аминокислота прикрепляется к акцепторному участку соответствующей тРНК, расположенному на черешке листа. Противоположный конец тРНК называется антикодоном и несет информацию о триплете,

соответствующем данной аминокислоте. Существует более 20 видов тРНК.


Перенос информации с иРНК на белок во время его синтеза называется трансляцией. Собранные в полисомы рибосомы двигаются по иРНК; движение происходит последовательно, по триплетам. В месте контакта рибосомы с иРНК работает фермент, собирающий белок из аминокислот, доставляемых к рибосомам тРНК. При этом происходит сравнение кодона иРНК с антикодоном тРНК; если они комплементарны, фермент синтетаза сшивает аминокислоты, а рибосома продвигается вперед на один кодон.
Синтез одной молекулы белка обычно идет 1-2 мин один шаг занимает 0,2 с.


Доказательство роли ДНК


В 1928 г. Ф. Гриффитс впервые получил доказательства возможной передачи наследственных задатков от одной бактерии к другой. Ученый вводил мышам вирулентный капсульный и авирулентный бескапсульный штамм пневмококков. При введении вирулентного штамма мыши заболевали пневмонией и погибали. При введении авирулентного штамма мыши оставались живыми. При введении вирулентного капсульного штамма, убитого нагреванием, мыши также не погибали. В следующем опыте он ввел смесь живой культуры авирулентного бескапсульного штамма со штаммом убитого нагреванием вирулентного капсульного и получил неожиданный результат — мыши заболели пневмонией и погибли. Из крови погибших животных были выделены бактерии, которые обладали вирулентностью и были способны образовать капсулу. Следовательно, живые бактерии авирулентного бескапсульного штамма трансформировались — приобрели свойства убитых болезнетворных бактерий. В дальнейшем другими учеными были подтверждены результаты опытов Ф. Гриффита в условиях пробирки. Основываясь на этих опытах, в1944 г. О. Эвери и его сотрудники Мак-Леод и Мак-Карти изучили роль разных веществ клетки в явлениях трансформации и получили убедительные доказательства того, что трансформирующим фактором является дезоксирибонуклеиновая кислота ДНК. Было установлено, что под действием дезоксирибонуклеазы — фермента, специфически разрушающего ДНК, активность

трансформирующего фактора исчезла. В то же время рибонуклеаза и протеолитические ферменты не изменяли биологической активности трансформирующего фактора.