25

На стадии 1 исходная молекула РНК служит матрицей для образования молекулы РНК с комплементарной последовательностью. На стадии 2 эта комплементарная молекула в свою очередь служит матрицей для образования молекулы РНК с исходной последовательностью. Поскольку каждая матрица способна произвести много комплементарных копий, эти реакции могут привести к "размножению" исходной последовательности

Механизмы комплементарного матричного копирования изящны и просты, они занимают центральное место в процессах переноса информации в биологических системах. Генетическая информация каждой клетки закодирована в последовательности оснований ее полинуклео-тидов; эта информация передается из поколения в поколение, благодаря комплементарному спариванию оснований.

Важнейшей молекулой такого типа, несущей генетическую информацию, является дезоксирибонуклеиновая кислота - ДНК. Такое представление о ней возникло в научных кругах сравнительно недавно - в 40-50-х годах этого столетия. Собственно, и раньше было очевидно, что каждое зернышко или оплодотворенная яйцеклетка должны содержать скрытый план или схему развития организма. Поэтому возникла генетика, в основу которой легли представления о генах - невидимых содержащих информацию элементах, равномерно распределяемых между двумя дочерними клетками при каждом клеточном делении. Перед делением клетка должна сделать копию генов, чтобы передать дочерним клеткам полный их набор. Гены спермия и яйцеклетки передают наследственную информацию от поколения к поколению. Но что же это за молекула, которая могла храниться в клетке, направлять процесс развития организма и быть в то же время способной к точному и практически неограниченному самокопированию? В конце XIX века

26

биологи обнаружили, что хромосомы, которые становятся различимыми в ядре клетки в начале деления, являются носителями генетической информации. Но данные о том, что веществом, из которого состоят гены является ДНК хромосом, были получены значительно позже при изучении бактерий.

ДНК - это длинный неразветвленный полимер, состоящий всего из четырех субъединиц - дезоксирибонуклеотидов, азотистые основания которых представлены аденином (А), цитозином (С), гуанином (О) и тимином (Т). Нуклеотиды связаны между собой ковалентными фосфо-диэфирными связями, они как бы нанизаны на эту связь наподобие четырех типов бусинок на одной нитке. Молекулы ДНК имеют форму спирали, состоящей из двух цепей (рис. 16), причем каждая цепь этой спирали содержит последовательность нуклеотидов в точности комплементарную последовательности второй цепи - партнера, т.е. своего рода слепок этой цепи, поэтому они несут одну и ту же генетическую информацию. Если обозначить две цепи А и А1, то цепь А служит шаблоном или матрицей для образования новой цепи А1, а цепь А1 может играть ту же роль в образовании новой цепи А. Таким образом, генетическая информация может копироваться при разделении цепей А и А1, что позволяет каждой из них служить матрицей для образования нового комплементарного партнера.