Подведем итоги 2 главы

Вопросы для обсуждения

Предположим, что на планете Z открыли живые существа, белки которых построены из 40 видов аминокислот, а ДНК содержит 3 типа нуклеотидов. Что можно сказать о генетическом коде, используемом этими организмами?

Ответ:

Посмотрим, может ли на планете Z сохраниться земной принцип кодирования, при котором каждому триплету нуклеотидов соответствует одна амино­кислота. На планете Z возможны З3 = 27 триплетов нуклеотидов, которые не могут кодировать 40 амино­кислот без внесения дополнительной информации. Как же тогда может осуществляться кодирование? Возможны разные варианты.

Соответствует какому-то триплету и включается в белок при трансляции лишь часть аминокислот. Остальные получаются из тех аминокислот, которые вошли в белок при трансляции в ходе работы специальных ферментов. Именно так обстоят дела для некоторых земных аминокислот: они либо вообще не входят в состав бел­ков, либо присоединяются к белкам уже после трансляции в ходе работы специальных ферментов.

Генетический код у разных организмов разный и возникал, скажем, дважды, на базе одних и тех же нуклеотидов, но разных аминокислот. У одних организмов данный триплет соответствует одной аминокислоте, у других — другой. Тогда представители этих двух вариантов жизни будут конкурировать за место, но не за пищу, так как их белки будут построены из разных, почти не совпадающих наборов аминокислот.

Иным является сам принцип кодирования, скажем, триплет нуклеотидов соответствует упорядоченной паре аминокислот.

ДНК на планете X вообще не имеет отношения к наследственности, а структуры белков закодированы в каких-то других веществах, скажем, в углеводах.

2. Вопрос

Почему клетки разных тканей одного организма синтезируют разные белки?

Ответ:

Набор хромосом, то есть набор молекул ДНК, одинаков во всех клетках одного организма. Следовательно, каждая клетка тела способна синтезировать любое количество каждого белка, свойственного данному организму, однако этого никогда не происходит, так как клетки той или иной ткани должны иметь определенный набор белков, необходимый для выполнения их функции в многоклеточном организме, и ни в коем случае не синтезировать «посторонних» белков, которые свойственны клеткам других тканей.

так, например, в клетках корня необходимо синтезировать растительные гормоны, а в клетках листа — ферменты для обеспечения фотосинтеза. Почему же в одной клетке не синтезируются сразу все белки, информация о которых имеется в ее хромосомах?

Генетической единицей механизма регуляции синтеза белков следует считать оперон, в состав которого входят один или несколько структурных генов, то есть генов, несущих информацию о структуре иРНК, которая, в свою очередь, несет информацию о структуре белка. Перед этими генами, в начале оперона, расположен промотор — «посадочная площадка» для фермента РНК-полимеразы. Между промотором и структурными генами в опероне располагается участок ДНК, называемый оператором. Если с оператором связан особый белок — репрессор, то РНК-полимераза не может начать синтез иРНК.

Механизм регуляции синтеза белка у эукариот достаточно сложен.

- первое: белки, необходимые для обеспечения какой-либо функции, могут быть закодированы в генах различных хромосом.

- второе: у эукариот сами гены устроены сложнее, чем у прокариот; у них имеются «молчащие» участки, с которых не считывается иРНК, но которые способны регулировать работу соседних участков ДНК.

- третье: в многоклеточном организме необходимо точно регулировать и координировать работу генов в клетках разных тканей.

Эта координация осуществляется на уровне целого организма и главным образом при помощи гормонов, которые вырабатываются как в клетках желез внутренней секреции, так и в клетках многих других тканей, например нервной. Эти гормоны связываются с особыми рецепторами, расположенными или на клеточной мембране, или внутри клетки. В результате взаимодействия рецептора с гормоном в клетке активируются или, наоборот, репрессируются те или иные гены, и синтез белков в данной клетке меняет свой характер.

3. Вопрос

Известно, что Y- хромосома почти не содержит генов. Значит ли это, что природа «не совсем поровну» распределила генетическую информацию между представителями разных полов? Может, именно это лежит в основе бытующего мнения, что мужчины труднее переносят различные заболевания и хуже адаптируются к новым жизненным обстоятельствам, чем женщины?

Ответ: У человека Y-хромосома состоит из более чем 59 миллионов пар нуклеотидов, что составляет почти 2 % от генома человека. Хромосома содержит немногим более 86 генов, которые кодируют 23 белка. Наиболее значимым геном на Y-хромосоме является ген SRY, служащий генетическим «включателем» для развития организма по мужскому типу. Признаки, наследуемые через Y-хромосому, носят название голандрических.

Функции Y-хромосомы идут далеко за пределы определения пола, поэтому и Y-родственные гены мужчин ведут к появлению несколько других клеток, чем у женщин. Известно, например, что аутоиммунные заболевания поражают больше женщин, тогда как расстройства, родственные с аутизмом, более характерны для мужчин.

Что касается заболеваний, то они определяются особенностями биохимических процессов, на специфику которых оказывают влияние гены Y-хромосомы.