Генный контроль клеточной активности PDF Печать E-mail

Все процессы жизнедеятельности в клетке находятся под контролем генов, т. е. ядерной ДНК. Каким же образом гены, заключенные в хромосомах, регулируют процессы, протекающие в цитоплазме? Гены и цитоплазма разделены ядерной оболочкой, и в клетке нет специальной структуры, через которую они могли бы сообщаться. II еще вопрос: мы говорим, например, что карие глаза и курносый нос передаются детям через гены. Но те же гены содержатся во всех клетках организма, однако карие глаза не появляются на пятке, а курносый нос — на локте! Почему действие генов проявляется именно там, где нужно, а не проявляется в другом месте? Наконец, каков механизм действия генов?

Все это важнейшие вопросы современной биологии. Мы не можем ответить на них со всей полнотой, однако за последние годы в этой области были достигнуты большие успехи; о некоторых новых открытиях и рассказывается в данной статье нашего сайта.

Передача генетической информации

Мы уже знаем, что гены состоят из ДНК, которая в клетке находится только в ядре. Однако как в цитоплазме, так и в ядре содержится вещество, очень сходное с ДНК; это рибонуклеиновая кислота (сокращенно РНК). РНК отличается от ДНК только в трех отношениях. Во-первых, входящий в состав РНК сахар — это не дезоксирибоза, а рибоза. Рибоза — тоже пентоза, т. е. сахар, молекула которого состоит из пяти углеродных атомов, но в рибозе по сравнению с дезоксирибозой имеется один дополнительный атом кислорода. Во-вторых, вместо тимина в РНК содержится пиримидиновое основание, называемое урацилом. Наконец, молекула РНК может быть гораздо короче, чем чрезвычайно длинные молекулы ДНК, и, кроме того, молекулы РНК обычно состоят из одной нити, а не из двух. Различают следующие виды РНК в зависимости от их функции в клетке. Прежде всего, в клетке имеется информационная РНК, молекулы которой переносят информацию от ДНК генов в цитоплазму.

Синтез белка происходит в цитоплазме на рибосомах. В клетке очень много различных белков. Белками являются все ферменты. Природа синтезируемых на рибосомах белков определяется генами с помощью информационной РНК, которая переходит от генов к рибосомам сквозь ядерную мембрану. Полагают, что ДНК генов служит чем-то вроде матрицы, на которой образуется информационная РНК. Эта РНК передает на рибосомы точную копию информации, заключенной в гене. Много усилий было затрачено на расшифровку кода ДНК, т. е. на определение зависимости между последовательностью «ступенек» в лестнице молекулы ДНК и структурой синтезируемого белка. В ряде случаев удалось получить убедительные доказательства того, что определенное чередование «ступенек» в этой лестнице приводит к синтезу специфического белка в цитоплазме.

С помощью особого микрохирургического метода на простейшем (амебе) удалось продемонстрировать движение РНК из ядра в цитоплазму. Опыты ставили следующим образом. Амебу выращивали в среде, содержащей радиоактивный фосфор; постепенно фосфор проникал внутрь клетки (и в цитоплазму, и в ядро), и вскоре все животное становилось радиоактивным. Затем ядро этой амебы пересаживали в другую амебу, у которой предварительно удаляли ее собственное ядро. Таким образом, у второй амебы изотоп фосфора содержался только в ядре, что подтверждалось данными радиоавтографии. Со временем, однако, радиоактивность появлялась также и в цитоплазме клетки; при этом изотоп фосфора содержался именно в РНК. Таким образом, этот опыт подтвердил, что РНК действительно переходит из ядра в цитоплазму. В передвижении РНК определенную роль играет, видимо, ядрышко. Как показывают экспериментальные данные, ядрышко образуется при непосредственном участии хромосом. В определенные моменты можно заметить, как от хромосом отделяются какие-то вещества, которые группируются, образуя ядрышко. Далее было установлено, что ядрышко передает часть своего содержимого в цитоплазму. Наконец, химические исследования показали, что в состав ядрышка входит много РНК.

Интересные статьи по биологии:

1) Движение веществ в клетку и из нее

2) Типы смесей