Генетика - А. В. Сиволоб 2008

Природа генетичного матеріалу
Шлях передачі інформації в живих системах: «центральна догма» молекулярної генетики

Магістральний ШЛЯХ ПЕРЕДАЧІ ІНФОРМАЦІЇ в біологічних системах відображає схема, яка була, виходячи з принципів структурної організації подвійної спіралі ДНК, запропонована у свій час Френсісом Кріком під назвою Центральна догма молекулярної біології (рис. 1.8).

Рис. 1.8. Центральна догма молекулярної біології та генетики

Інформаційним джерелом є ДНК, а кінцевою точкою передачі інформації - білки (біополімери, побудовані з 20 типів амінокислот). Велике розмаїття амінокислотних послідовностей створює можливості для реалізації різноманітних шляхів укладання ланцюгів у просторі - утворення специфічних просторових структур білків для виконання певних специфічних завдань. Головним типом цих завдань є каталіз численних біохімічних реакцій (у тому числі тих, що забезпечують передачу біологічної інформації). Крім того, білки є основним будівним матеріалом будь-якої біологічної системи й зумовлюють виконання всіх інших біологічних функцій: транспорт речовин, передачу регуляторних сигналів, спрямовані рухи, захист від чужорідних молекул тощо. Отже, саме білки, головним чином, зумовлюють усі фізіологічні особливості та зовнішні ознаки організму.

Спадкова інформація, яка записана в послідовності нуклеотидів на ділянці ДНК, є інформацією про послідовність амінокислот у складі білка. Отже, ген - це окрема змістовна ділянка ДНК, у послідовності якої закодована амінокислотна послідовність білка. Проте, крім білкових, існує також велика кількість генів, кінцевими продуктами яких є різноманітні молекули РНК. Але незалежно від типу гена, первинним продуктом його активності (проміжним для білкових генів) є молекула РНК. Під час транскрипції нуклеотидна послідовність

одного з ланцюгів ДНК за принципом комплементарності переписується в нуклеотидну послідовність РНК - ДНК використовується як матриця, на якій будується комплементарна РНК-репліка. Молекула РНК, що синтезується на білковому гені, використовується далі як матриця для білкового синтезу - трансляції (переписування нуклеотидної послідовності РНК в амінокислотну послідовність білка).

Суттєвим моментом функціонування біологічної системи є не тільки реалізація (експресія) генетичної інформації, а й її збереження та подвоєння з метою передачі наступному поколінню. Подвоєння інформації - це відтворення молекули ДНК у двох ідентичних дочірніх копіях - реплікація. Головним її механізмом знову ж таки є принцип комплементарності: кожен із ланцюгів ДНК використовується як матриця для синтезу комплементарної ДНК-репліки.

З кількома суттєвими уточненнями (у деяких вірусів спадкова інформація міститься в молекулі РНК; в усіх організмів у процесі функціонування клітин працюють також шляхи передачі інформації з РНК на РНК і на ДНК; не тільки білки, але й РНК певних типів мають значення для клітинних фізіологічних процесів) центральна догма є головним фундаментальним принципом роботи апарату спадковості.