Тема: «Биохимические основы наследственности».

Урок №2

Для понимания генетики особенно хорошо знать структуру молекул белков и нуклеиновых кислот и их роль в клетке.

Белки – это полимеры (от греч. polis – многочисленный), состоящие из мономеров. Роль мономеров выполняют аминокислоты. В состав большинства белков входит до 20 различных аминокислот. Соединения из нескольких аминокислот называют пептидами. В зависимости от их количества бывают ди-, три-, тетра-, пента- или полипептиды (содержат от 6-10 до нескольких десятков аминокислот). В состав многих белков входит 300-500 аминокислотных остатков, есть и более крупные белки. Молекулярная масса белков колеблется примерно от 5000 до многих миллионов. Различия белков определяются не только составом и числом аминокислот, но и последовательностью чередования их в полипептидной цепи.

Уровни организации белковых молекул:

1) первичная структура – это полипептидная цепь (т.е. нить аминокислот, связанных ковалентными пептидными связями);

2) вторичная структура – белковая нить, закрученная в виде спирали;

3) третичная структура – спираль, которая далее свёртывается, образуя глобулу (клубок) или фибриллу (пучок нитей), специфичную для каждого белка;

4) четвертичная структура – состоит из нескольких глобул (например, гемоглобин состоит из 4 глобул).

Функции белков весьма разнообразны:

1) каталитическая: белки-ферменты являются ускорителями биохимических реакций;

2) строительная: белки участвуют в образовании всех клеточных мембран и органоидов;

3) двигательная: белки обеспечивают сокращение мышц, мерцание ресничек и др.;

4) защитная: антитела (гамма-глобулины) распознают чужеродные для организма вещества и способствуют их уничтожению;

5) транспортная: белки переносят различные соединения (перенос кислорода гемоглобином, гормонов и лекарств белками плазмы и др.);

6) регуляторная: белки участвуют в регуляции обмена веществ (например, инсулин, гормон роста и др.);

7) энергетическая: при распаде 1 г белка до конечных продуктов выделяется 17,6 кДж.

В 1869 г. швейцарский биохимик Ф. Мишер впервые описал вещество, содержащееся в ядрах клеток, и назвал его нуклеином, а позже оно было переименовано в нуклеиновые кислоты (от лат. nucleus – ядро). К ним относятся дезоксирибонуклеиновая кислота – ДНК (в её состав входит сахар дезоксирибоза) и рибонуклеиновая кислота – РНК (входит сахар рибоза).

В 1928 г. бактериолог Ф.Гриффит изучал бескапсульные невирулентные пневмококки (не вызывающие заболевания) и вирулентные в полисахаридной капсуле (вызывающие воспаление лёгких) для получения вакцины против пневмококка. Он показал, что при инъекции мышам живых бескапсульных пневмококков мыши выживали, а при внедрении живых капсульных – погибали. При введении смеси убитых при нагревании капсульных и живых бескапсульных пневмококков мыши погибали, из них удалось выделить живых капсульных пневмококков. Таким образом, способность образовывать капсулу перешла от убитого капсульного пневмококка к живому бескапсульному.

В 1944 г. О. Эвери с сотрудниками выяснили природу этого загадочного явления. Фактором, превращающим непатогенные (бескапсульные) в патогенные (капсульные) пневмококки, является ДНК, а само явление назвали трансформацией (от лат. transformatio – преобразование, превращение). Следовательно, трансформация – это преобразование признака у одного штамма бактерии в результате проникновения в неё ДНК другого штамма. Явление трансформации стало одним из основных доказательств того, что ДНК является носителем генетической (наследственной) информации.

Позже, в 1952 г. Дж. Ледербергом и Н. Циндером была выявлена передача генетического материала от одного штамма бактерий другому с помощью бактериофага, это было названо трансдукцией (от лат. transductio – перемещение, передача). U-образная трубка в нижней части разделена бактериальным фильтром. В одну половину были помещены штаммы сальмонеллы (S. typhi murium), не синтезирующие аминокислоту триптофан (Т-), а в другую – сальмонеллы, синтезирующие триптофан (Т+) и бактериофаги. После инкубации среди сальмонелл, не синтезирующих триптофан, были выделены бактерии Т+. Это объясняется тем, что бактериофаги проходили через бактериальный фильтр и переносили части ДНК от бактерии Т+ к бактериям Т-.