 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
197
происходящих на всех остальных уровнях организации жизни. На этом уровне организации жизни
гены представляют собой элементарные единицы. В XX в. развитие хромосомной теории
наследственности, анализ мутационного процесса, изучение строения хромосом, фагов и вирусов,
развитие молекулярной биологии, биохимии позволило раскрыть основные черты организации
элементарных генетических структур и связанных с ними явлений.
Выяснено, что основные структуры на этом уровне, несущие в себе коды наследственной
информации, представлены молекулами ДНК, дифференцированными по длине на элементы кода —
триплеты азотистых оснований, образующих гены. Основные свойства генов: способность их к
конвариантной редупликации, к локальным структурным изменениям (мутациям), способность
передавать хранящуюся в них информацию внутриклеточным управляющим системам.
Молекула ДНК представляет собой две спаренные нити, закрученные в спирали. Каждая из этих
нитей соединяется с другой водородными связями; причем каждая из таких связей попарно соединяет
либо аденин одной цепи с тимином другой, либо гуанин с цитозином. Конвариантная редупликация
происходит по матричному принципу. Сначала разрываются водородные связи двойной спирали ДНК
с участием фермента ДНК-полимеразы. Затем каждая из нитей на своей поверхности строит
соответствующую нить, после чего новые нити комплементарно соединяются между собой.
Пиримидиновые и пуриновые основания комплементарных нитей «сшиваются» между собой ДНК-
полимеразой. Этот процесс осуществляется очень быстро. Так, на самосборку ДНК, состоящей
примерно из 40 тыс. пар нуклеотидов, требуется всего 100 с.
В синтезе белков важная роль принадлежит также и РНК. Синтез белка происходит в особых
областях клетки — рибосомах. Рибосомы иногда образно называют «фабриками белка». Существует
по крайне мере три типа РНК: высокомолекулярная РНК, локализующаяся в рибосомах;
информационная-РНК, образующаяся в ядре клетки; транспортная-РНК.
В ядре генетический код переносится с молекул ДНК на молекулу информационной-РНК.
Генетическая информация о последовательности и характере синтеза белка переносится из ядра
молекулами информационной-РНК в цитоплазму к рибосомам и там участвует в синтезе белка.
Перенос и присоединение отдельных аминокислот к месту синтеза осуществляется транспортной-
РНК. Белок, содержащий тысячи аминокислот, в живой клетке синтезируется за 5 — 6 мин.
Таким образом, как при конвариантной редупликации, так и при внутриклеточной передаче
информации используют единый матричный принцип: исходные молекулы ДНК и РНК являются
матрицами, рядом с которыми строятся соответствующие макромолекулы. Молекулы ДНК играют
роль кода, в котором как бы «зашифрованы» все синтезы белковых молекул в клетках организма.
Характерно, что все биологические организмы, известные нам на Земле, используют одинаковый тип
генетического кода. Редупликация, основанная на матричном копировании, делает возможным
сохранение не только генетической нормы, но и отклонений от нее, т.е. мутаций (основа процесса
эволюции).
Центральная проблема современной молекулярной биологии — изучение строения и функций
органических макромолекул, прежде всего иерархии их структурной организации: первичная
структура (последовательность мономеров в биополимерах), вторичная структура (биополимерная
спираль), третичная структура (определенная организация молекул белка), четвертичная структура
(макромолекулярные комплексы молекул белков). В настоящее время молекулярной биологией
успешно дешифруется заложенный в структуре нуклеиновых кислот код, служащий матрицей при
синтезе специфических белковых структур.
Онтогенетический уровень. Следующий, более сложный, комплексный уровень организации
жизни на Земле — онтогенетический. Он связан с жизнедеятельностью отдельных биологических
особей, дискретных индивидуумов. Индивид, особь — неделимая и целостная единица жизни на
Земле. В многобразной земной органической жизни особи имеют различное морфологическое
содержание. Здесь и одноклеточные, состоящие из ядра, цитоплазмы, множества органелл и мембран,
макромолекул и т. д. Здесь и многоклеточная особь, образованная из миллионов и миллиардов клеток.
Сложность многоклеточных особей неизмеримо выше сложности одноклеточных. Но и одноклеточная
и многоклеточная особи обладают системной организацией и выступают как единое целое.
Причем важно то, что характеристика особи не может быть исчерпана рассмотрением физико-
химических свойств макромолекул, входящих в его состав. Разделить особь на части без потери
«индивидуальности» невозможно. Это позволяет выделить онтогенетический уровень как особый
уровень организации жизни. Таким образом, на онтогенетическом уровне единицей жизни служит