Мирра Аспиз - Увиденное невидимое

Если разнообразие белков зависит от сочетаний 20 аминокислот, то разнообразие ДНК, все разнообразие живых существ зависит от расположения всего четырех нуклеотидов. Это кажется невероятным! Сочетание фраз при помощи 20 букв - куда ни шло. А вот как сделать запись всего четырьмя буквами? Но ведь по телеграфу можно передать текст любой длины и сложности, пользуясь даже не четырьмя, а только двумя знаками - точкой и тире. Надо только уметь его передать, принять и расшифровать. Телеграфный код расшифровывают телеграфисты. Код - это условные знаки. Зашифровать какой угодно текст можно и буквами, и цифрами, и разными символами.

Как же записан рецепт белков в ДНК? Каким кодом пользуется клетка? Каков ее генетический код?

Над расшифровкой генетического кода работали ученые разных специальностей: биологи, физики, химики, математики. Они ставили опыты, проводили расчеты, делали модели...

Если в состав белков входит 20 аминокислот, то код для них должен иметь по крайней мере 20 разных значений. Значит, буквой кода никак не может быть один нуклеотид. Вы запомнили, что их всего 4 типа. Выходит, что буквой кода может быть только сочетание нескольких нуклеотидов, расположенных вдоль молекулы ДНК. Предположим 2. Нет, двух мало. Ведь из двух нуклеотидов получается только 16 разных сочетаний: 42=16. Этого мало для всех аминокислот. А если кодирующим числом предположить З? 43=64. Такое количество сочетаний даже больше, чем надо. Расчеты, проведенные учеными, подтвердились и опытами. Три нуклеотида определяют, какая именно аминокислота присоединится в строящуюся молекулу белка.

Генетический код был расшифрован! Было разгадано и как передается запись из ядра в цитоплазму, каким образом состав нуклеотидов становится известным рибосомам, занятым сборкой белков.

Запись рецепта белка передается в два приема. Сначала он переписывается с молекулы ДНК на другую кислоту - рибонуклииновую, также состоящую из нуклеотидов. Ее тоже сокращают - РНК. При переписке сохраняется последовательность нуклеотидов. Потом РНК выходит из ядра и идет к местам образования белков - на рибосомы. Эта кислота является посредником между ДНК и рибосомами, она несет им сведения, информацию о порядке нуклеотидов. Ее так и называют: РНК-посредник, или информационная РНК.

Каждая аминокислота подходит только к определенному сочетанию трех нуклеотидов. Точнее, не она сама подходит, а ее приводит другая РНК - транспортная...

Перевод с языка генов на язык белков - очень сложный процесс. Его изучают многие исследователи. Они стараются научиться изменять гены, заставлять работать одни и подавлять работу других, чтобы менять наследственные свойства организмов. Даже делаются попытки замены генов, появляется новая наука - генная инженерия.

Клетки одинаковой величины и у человека высокого роста и у совсем низкого. Нет никакой разницы и в размерах клеток ребёнка и взрослого. Просто у высоких людей клеток больше, чем у низкорослых, а у взрослых количество клеток больше, чем у детей. Организм растет, и число клеток в нём всё время увеличивается. Рост - это и есть прибавление клеток. Новые клетки возникают и на смену погибшим. Ведь срок жизни большинства клеток значительно меньше, чем всего организма. Как же увеличивается количество клеток? Оказывается, умножение клеток происходит путем деления. Клетки делятся: из одной получается две. Причем новые две ничем не отличаются друг от друга и очень похожи на ту клетку, из которой они получились. Только поменьше. Обе новые клетки - дочери, или сёстры. Их и в науке называют дочерними, или сёстринскими, клетками. Они немного подрастут и сами станут материнскими клетками. Каждая из них опять даст две одинаковые дочерние клетки. С тем же количеством хромосом. До деления 8 и после деления 8, до деления 46 и после деления 46...

Каким же образом количество хромосом остается постоянным? Казалось бы, если клетка разделяется на две половинки, то каждая из дочерних клеток должна получить при этом лишь половину хромосом: вместо 8 - 4, вместо 46 - 23. Но ведь хромосомы заключают в себе наследственные свойства. Их надо сохранить и передать. И в природе выработалась такая способность: молекулы ДНК, составляющие хромосомы, обладают удивительным свойством самоудвоения. Ученые говорят: свойство самовоспроизведения.

Ещё до деления клетки каждая молекула ДНК удваивается. Поэтому и хромосомы оказываются удвоенными. Около каждой хромосомы возникает ее копия. Сначала старая и новая хромосомы находятся в паре. Они тесно прилегают друг к другу. Все это происходит в ядре.

Но вот начинается деление клетки. Ядерная оболочка разрушается. Между парами хромосом намечается трещина. Но они еще держатся парами. Парами и движутся на середину клетки. Делящуюся клетку сравнивают с глобусом: говорят об ее экваторе и полюсах. Так вот парные хромосомы собираются к экватору. В это время в клетке образуется "тянущий" аппарат. Его нити соединяют между собой полюса клетки и каждую хромосому с одним из полюсов. Назначение этого аппарата - тянуть хромосомы в разные стороны. Одна из парных хромосом оттягивается к одному полюсу, другая - к противоположному. На обоих полюсах вокруг хромосом образуется ядерная оболочка - ядра готовы. А посередине клетки, по ее экватору, возникает перегородка.

Так и получаются вместо одной две новые клетки с тем же количеством хромосом.

Ученые установили, что деление клетки продолжается всего полчаса-час. Гораздо дольше клетка готовится к нему. В перерыве между делениями ей надо не только удвоить свои хромосомы, но и подрасти, накопить энергию для будущего деления. Кроме того, в этот перерыв клетка работает по своей специальности, например выделяет желудочный сок. Подготовка к делению занимает, как правило, не меньше 10 часов. Иногда даже больше суток. Правда, в клетках, еще не имеющих никакой специальности, для которых главное - быстрее делиться, подготовка занимает минуты. Так бывает в клетках зародышей.

Не всегда деление клетки проходит гладко. То подготовка к нему оказывается неправильной, то само разделение клетки не удается. Случается, что не удваиваются какие-то хромосомы. Иногда парные хромосомы не разделяются и вместе отходят к одному из полюсов. Тогда в одной дочерней клетке будет больше хромосом, чем в другой. К неправильному расхождению хромосом приводит и повреждение нитей тянущего аппарата. Эти неполадки бывают редко, но могут привести к заболеваниям всего организма.