Как работают гены. Дмитрий Христофорович Шишков
структуре. Эту задачу и решили Уотсон и Крик. На представленной ими модели нуклеотиды соединялись в двух направлениях – продольном, где нуклеотиды следовали друг за другом, соединяясь только между сахаром и фосфором, и поперечном, где соединения происходили только между азотистым основаниям. Причем, аденин соединялся только с тимином, а цитозин только с гуанином. Получалась длинная двойная спираль, этакая спирально закрученная винтовая лестница (рис. 1).
Рис. 1. Схема строения ДНК (DNA) и РНК (RNA)
Такая структура объясняла две самые главные функции ДНК, – каким образом это соединение может самостоятельно удваиваться, обеспечивая размножение клеток, и как осуществляет запись информации.
Удвоение или редупликация происходит, если эти две закрученные цепочки развести, а потом дать им подстроить к себе недостающие части. Тогда вместо одной молекулы получаются две, совершенно одинаковые. На этом строится процесс самовоспроизводства, который обеспечивает размножения организмов.
Запись информации осуществляется последовательностью соединения нуклеотидов по продольной оси. Эта последовательность ничем не лимитируется, и из 4 разных нуклеотидов можно получить бесконечное множество различных комбинаций. Таким образом, природе удалось решить, казалось бы, не решаемую проблему, как одним и тем же веществом, состоящим из совершенно одинаковых элементов, обеспечить разнообразие всех, обитающих на Земле живых организмов. И резерв разнообразия еще не исчерпан. Если принять, что на Земле живут около 500 тысяч видов растений, более двух с половиной миллионов животных, и около миллиона видов бактерий и вирусов, то эта цифра будет составлять порядка 4 миллионов видов, а количество сочетаний из 4 нуклеотидов на цепочке ДНК в 10 миллионов нуклеотидов будет составлять 4 10000000 . Так что еще далеко не все освоено.
Расшифровка структуры ДНК стала одним из поворотных моментов в истории биологии. За это открытие ученым Джеймсу Уотсону, Фрэнсису Крику и Морису Уилкинсу была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине 1962 года.
Вопрос второй. Каким образом химическая молекула обеспечивает физическую форму и физиологическую активность организмов?
В период шестидесятых и последующих лет двадцатого века развитие молекулярной биологии пошло еще более бурными темпами. Открытия следовали одно за другим. Каждое поражало воображение и ставило новые вопросы. После того, как стало известно, что молекулы ДНК есть в каждой клетке каждого организма, и что у всех строение этой молекулы принципиально одинаково, встал вопрос о том, как же достигаются различия в работе разных клеток, и столь разнообразные результаты их работы?
Рис. 3. Ядро живой растительной клетки (фото автора)
Основная масса ДНК находится в ядре и никогда его не покидает (рис. 3). Что же происходит в цитоплазме клеток? Основную часть цитоплазмы