Биологическая информация

Биологическая информация

Биологическая информация

Клетки способны поддерживать высокую упорядоченность своей организации благодаря генетической хранимой, воспроизводится, реализуется и совершенствуется. В основе названных фундаментальных явлений является молекулярные процессы, происходящих при помощи ДНК и РНК. Они являются генетическим материалом для всех живых организмов, включая вирусы.

Установление структуры ДНК открыло новую эпоху в биологии, так как позволило понять, каким образом живые клетки, а значит и организмы, точно воспроизводят себе подобных и как у них кодируется информация, необходимая для регуляции их жизнедеятельности. Дж. Уотсон и Ф. Крик установили, что ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей, закрученных в спираль. Мономером цепи является нуклеотид. Последовательность нуклеотидов определяет последовательность аминокислот в полипептидной цепи. Одна аминокислота кодируется триплетом нуклеотидов (генетический код).

Для передачи генетической информации из ядра, где находится ДНК, нужна иРНК. ее синтез на матрице ДНК (транскрипция) необходим для перенос информации в цитоплазме, где на рибосомах происходит синтез полипептидной цепи (трансляция), я котором участвуют иРНК, рРНК, тРНК. Сегодня известны строение и функции ДНК и РНК, что позволяет вмешиваться в тонкие механизмы наследственности с целью лечения многих болезней человека.

Клетки состоят из белков, на долю которых приходится почти половина сухого вещества. Белки определяют структуру, форму и функции клетки. Известно более 170 аминокислот, однако только 20 из них определяют полипептидную молекулу. Белки являются полимерами, а аминокислоты - их мономерные звенья. Разнообразие белков неограниченная и обусловлена ??уникальной, присущей для каждого белка аминокислотной последовательностью. Однако в природе не доказано ни одного случая,если бы молекула белка (полипептида) синтезировала себе подобную молекулу.

Биологическая информация хранится в генах в структуре ДНК в такой форме, что она может точно копироваться и передаваться следующим клеткам. Однако гены, равно как и ДНК, не способны к прямому синтезу поли- пептидных цепей. Как полинуклеотиды (ДНК, гены) обусловливают синтез полипептидов? Как осуществляется поток биологической информации? Наследственная информация ДНК записана в линейной последовательности нуклеотидов. Передача (Репликация) информации начинается разделением двух комплементарных цепей, на каждом из которых образуется новая молекула ДНК. Во время транскрипции развернутого цепи из определенных фрагментов ДНК образуется РНК. Такой первичный транскрипт РНК значительно длиннее созревшую молекулу РНК. Очевидно, что значительная часть первичного транскрипта РНК разрушается в ядре и только 1 / 20 его поступает к цитоплазме. Это и есть собственно мРНК, или иРНК. Молекулы РНК - одноцепочечные, они короче ДНК. Количество образованных молекул РНК с определенного участка ДНК контролируется регуляторными белками. Итак, ДНК направляет синтез специфических РНК. Транскрипция генетической информации с ДНК на РНК и является первым шагом потока биологической информации. РНК - продукт не остается комплементарно связанным с ДНК-матрицей. Только после синтеза РНК двойная спираль ДНК восстанавливается. Следующий шаг – трансляция мРНК. В эукариотических клетках длительность существования этой молекулы различна - от 30 мин. до 10 час. Молекула мРНК покидает ядро, выходит в цитоплазму и направляет синтез определенного белка на рибосомах. Перенос информации от мРНК к белку основывается на принципе комплементарности оснований, как и перенос генетической информации от ДНК к ДНК, или от ДНК к РНК. Следовательно, генетическая информация записана в линейной последовательности нуклеотидов ДНК. При участии РНК эта информация поступает (транслируется) в рибосом с образованием полипептида из аминокислот.

Поток биологической информации такими путями:

ДНК -> ДНК - »РНК -» белок;

ДНК - »РНК -> белок;

РНК - "ДНК -» РНК -> белок.