Владислав Солоухин - Размышления и споры о вирусах

Химизм этого процесса изучен сейчас достаточно подробно. На первом этапе происходит активация карбоксильных групп аминокислот с помощью... АТФ. Вот куда идет энергия, накопленная в клетке за счет разнообразных энергетических превращений. Мы подозревали, что АТФ будет играть важную роль в различных видах внутриклеточной деятельности, теперь мы видим эту роль воочию.

Итак, АТФ активирует карбоксильную группу аминокислот с помощью двух своих фосфатных групп из трех. Оставшийся после этого фрагмент — аденозинмонофосфат (АМФ) присоединяется к кислотной группе аминокислоты, и она становится способной образовывать пептидные связи. Кирпичики будущего белкового сооружения готовы к сборке.

Но теперь снова встает вопрос о плане строительства, вернее, не о нем самом, а о путях и способах его реализации. Мы оставили молекулу ДНК плавающей в ядерном соке, после того как выяснили, каким образом она заключает в себе план строительства — наследственную информацию. Теперь, когда АТФ активизировала кирпичики-аминокислоты и сборка белковых конструкций вот-вот начнется, необходимо выяснить, как план строительства станет известен на месте сборки, кто и как доставит его из ядра, от соответствующего "министра" к местам строительства.

О самом белке и способах его синтеза мы будем подробно говорить дальше. Но уже сейчас стоит заметить, что белок — основа всего, что есть в городе-государстве. Роль его в жизни клетки можно сравнить разве что с ролью металла в жизни механизма или машины. И хотя без энергии любой металлический станок — груда лома, но и без металлического тела нет машины, нет механизма.

Итак, в рибосомах синтезируется белок. Однако еще почти 50 лет назад, не зная об этой функции открытых ими гранул, Ж. Браше и Т. Каеперон обнаружили в них большое содержание особого вещества, названного рибонуклеиновой кислотой (РНК). Какая связь существует между этим веществом и синтезом белка? Помните, описывая крепость-замок, мы заметили, что не только из митохондрий тянутся "провода" в рибосомы, но из рибосом выходят какие-то "линии связи" и идут к центру города-государства, клеточному ядру . Причем было похоже, что связь рибосом с ядром скорее напоминает телефонную, чем ту, что обеспечивает поступление "тока" из митохондрий. Теперь мы можем убедиться в этом, поскольку общепризнано: синтез белка в рибосомах идет с помощью особых посредников, осуществляющих связь между ДНК ядра и рибосомами. И посредником является рибонуклеиновая кислота (РНК).

Даже само название говорит о том, что "посредник" является весьма близким родственником "министру", и действительно РНК построена по тому же принципу, что и ДНК, только вместо дезоксирибозы, здесь присутствует другой сахар — рибоза, а из азотистых оснований — вместо тимина — урацил.

Что дает это родство? Очень многое. Без этого родства РНК не смогла бы выполнить свою роль посредника в передаче информации молекулы "правительственной" ДНК.

Мы уже говорили, что генетический код — это определенная последовательность азотистых оснований в молекулярной цепи ДНК. При делении клеток в силу уже знакомой нам комплементарности та же самая последовательность воспроизводится в новой молекуле ДНК, ну а между делениями — в структуре молекулы РНК, являющейся как бы слепком с молекулы ДНК. Вот, оказывается, в чем состоит руководящая роль плавающих в ядерном соке ДНК.

Когда мы говорили о том, что ДНК между делениями активно отдает клетке свою информацию, то это и означало, что они "лепят" на себе строго соответствующие их генетическому коду молекулы информационной РНК. А это типичные матрицы, в которых набрано все содержание газеты, но которые сами газетами еще не являются. Процесс снятия слепков РНК с молекул ДНК называется транскрипцией .

Молекулы иРНК, несущие в себе закодированную информацию о последовательности аминокислот в будущих белках, которые надлежит построить, устремляются в фабрики белкового синтеза — рибосомы. Подобно другим, уже знакомым нам предприятиям города-государства, рибосомы представляют собой высокоспециализированные системы, состоящие из мембран и гранул, богатых РНК. 40 и даже 60 процентов общего веса рибосом приходится на РНК, и это вряд ли нас удивит после того, что мы узнали о роли этого вещества в синтезе белка.

Итак, из ядра в рибосомы попадают молекулы РНК, которые выполняют роль шаблона или матрицы для синтеза белков с определенной последовательностью аминокислот. Что же дальше? Как молекулы активированных аминокислот воспринимают указанную им последовательность расположения? Оказывается, что и этот процесс осуществляется с помощью молекул РНК, только других, получивших название транспортных .

Транспортные РНК — настоящие "прорабы" на стройке белка в городе-клетке. Они имеют низкий молекулярный вес, то есть несложно устроены и невелики, но, как и любые молекулы такого рода, имеют определенную последовательность нуклеотидов в своей цепи, а следовательно, в силу все той же специфичности оснований (комплементарности) способны "распознать" одну определенную аминокислоту и соответствующий ей специфический участок в молекуле матричной РНК. Не так ли и настоящий прораб знает в лицо каждого своего рабочего и место на стройке, где он должен трудиться и выполнять свои (и только свои) функции!

С помощью 20 различных транспортных РНК все аминокислоты после их активации АТФ занимают соответствующие места на матрице иРНК и образуют специфическую полипептидную цепь белка. Пептидные связи возникают между каждой парой соседних аминокислот и замыкаются одна за другой до тех пор, пока не закончится постройка белковой молекулы.

Мы уже не раз поражались экономичности, производительности и рентабельности всего того, что делается в клетке. Но все, что мы знали до сих пор, не идет ни в какое сравнение с тем, как фантастически быстро строится в клеточных рибосомах белок. Новые аминокислоты добавляются к растущей цепи со скоростью две аминокислоты в секунду, так что построение молекулы белка из 180 аминокислот заканчивается за 2,5 минуты. К сожалению, ни одна стройка в мире пока не может похвастаться такими темпами! Весь процесс реализации "замысла" о строительстве белка называется трансляцией .

Вот так, строго по плану, в соответствии с генетической программой идет постоянный синтез белковых соединений в клетке. Для чего он нужен? Прежде всего и больше всего, чтобы клетка могла разделиться. Ведь чтобы поделить поровну между дочерними клетками все "предприятия", "учреждения", запасы горючего и всякие иные богатства, да еще в таком количестве и ассортименте, которым располагала сама, клетке перед делением нужно удвоить свое содержимое. Впрочем, не все. Запасов топлива или количества рибосом и митохондрий в молодой клетке в первое время после деления может быть немного. Это не страшно, она наживет себе все необходимое самостоятельно. Но вот умных и знающих все планы строительства "министров" она сама вырастить не сможет, ведь они "учились" своему ремеслу многие миллионы лет, фактически всю историю эволюции этой клеточной семьи. "Членов правительства" каждая новая клетка должна получить точно в том количестве, которым располагала материнская. Иначе дочь не сможет выполнить ту жизненную программу, которая стоит перед ней. Вместо полноценной молодой поросли будет уродливое племя инвалидов.