Внутри каждая клетка, в своем ядре, содержит некий «аппарат управления», который руководит текущими процессами в самой клетке и влияет на организм в целом. Ядро хранит также генетическую информацию, закодированную в молекулах дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и передающуюся от родителей потомству в ходе размножения. Молекула ДНК имеет два свойства, которые позволяют ей играть главную роль в процессах жизни: способна хранить информацию и создавать точные копии самой себя. В настоящее время, любой человек может сделать тест ДНК и установить отцовство, даже во время беременности, информацию про НЕинвазивный пренатальный ДНК тест можно найти на сайте https://lab-dnk.ru/tests-and-prices/test-na-otsovstvo-na-vrema-beremennosti/.

Секрет кода

Молекула ДНК представляет собой длинную нить, по форме напоминающую скрученную винтом веревочную лестницу с миллионами перекладинок или «двойную спираль». Несущие «веревки» этой лестницы образованы чередующимися звеньями из фосфата и сахара (дезоксирибозы), а каждая «перекладина» – парой химических соединений, называемых азотистыми основаниями. Таких оснований четыре: аденин (А), тимин (Т), цитозин (Ц) и гуанин (Г). В силу различий в строении, но комплементарности (взаимодополнения) друг другу, А соединяется только с Т, а Ц только с Г. Последовательность нуклеотидов по одну сторону молекулярной «лестницы» точно определяет соответствующую очередность звеньев другой стороны. Поэтому, когда молекула ДНК расщепляется, она всегда воссоздается по собственному образцу.

В сложной структуре ДНК заложен специфический код для синтеза клеточного белка. Информация о биосинтезе белков закодирована в генах — достаточно длинных отрезках «лестницы» ДНК, включающих от нескольких сотен до нескольких тысяч «перекладин». Специфическая последовательность нуклеотидов в «перекладинах» и есть тот код, по которому каждый ген формирует свою полипептидную цепочку (составная часть белка).

Сам механизм, обеспечивающий переход от кода к белку, удивительно изящен. Белок представляет собой длинную цепочку из аминокислот. Эти кислоты, а также энергия, необходимая для создания белка, поступают в клетку с пищей. Оказавшись внутри клетки, в цитоплазме, аминокислоты группируются в соответствии с инструкциями ДНК и поступают на клеточную «строительную фабрику» – рибосомы.

Одновременно определенные гены передают рибосомам через особое вещество, называемое рибонуклеиновой кислотой (РНК), необходимую для синтеза каждого белка программу. Для этого часть молекулы ДНК временно раскручивается, а ее «перекладины» разъединяется посередине. Переносчик программы – информационная РНК, которая является веществом, химически подобным ДНК. Главное различие между ними в том, что молекула РНК имеет одну цепочку, а также содержит рибозу вместо дезоксирибозы и урацил (У) вместо тимина. При синтезе информационной РНК одна из сторон «лестницы» ДНК действует как матрица, которой и создается РНК. Затем информационная РНК перемещается к рибосоме, где она играет роль шаблона при «сборке» белка. Молекулы другой РНК, называемой транспортной, призваны отбирать соответствующие аминокислоты и выстраивать их строго по своим местам на «конвейере сборки». Кодовое «слово» для каждой аминокислоты образуется тремя последовательно связанными нуклеотидами. Различные последовательности в триплетах (кодонах) четырех основных нуклеотидов (например, ГУГ или ГАА) могут дать 64 возможных кодовых «слова». Некоторым аминокислотам соответствует более одного кодового «слова», тогда как отдельные кодовые «слова» играют, по-видимому, регуляторную роль.

Синтез белка

Белковый синтез осуществляется следующим образом. По мере того, как рибосома движется вдоль информационной РНК, к ней присоединяются при опознании подходящего триплета молекулы транспортной РНК, нагруженные специфическими аминокислотами. Затем аминокислоты освобождаются от молекул-носителей и соединяются друг с другом в определенном порядке. Синтезированные таким образом белки могут быть структурными (например, коллаген) или функциональными (ферменты).

Одни химические сигналы, представляемые некоторыми гормонами, «включают» гены, стимулирующие производство соответствующих информационных РНК; другие, напротив, «выключают» гены и тем самым прекращают дальнейший синтез белка. Структурные гены-носители кодовой информации для синтеза соответствующих белков не существуют сами по себе. Каждый из них связан с контролирующими элементами в генетических звеньях. На длинной молекуле ДНК эти бесчисленные генетические единицы соединяются друг с другом. А сами цепочки ДНК обернуты белками, с которыми они химически связаны. При клеточном делении этот ядерный материал образует хромосомы. У человека 23 пары хромосом, которые становятся достаточно крупными при делении клеток, и их можно разглядеть даже в обычный микроскоп.

Дупликация ДНК

Строгое попарное соединение оснований в двойной спирали ДНК объясняет способность ее молекул к дупликации (удвоению) при клеточном делении и переходу точной копии полного набора генов от материнской клетки к дочерней. Когда клетка делится пополам, «лестница» ДНК расщепляется точно посередине, а две новые половинки синтезируются при участии фермента, называемого ДНК – полимеразой. Таким образом, каждая клетка содержит одну старую и одну новую цепочки ДНК, что гарантирует точно такую же последовательность нуклеотидов в новой «лестнице».

Автор: Альфира Аджанян