§10 РЕАЛИЗАЦИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ В ЖИВЫХ ОРГАНИЗМАХ. РЕАКЦИИ МАТРИЧНОГШО СИНТЕЗА Генетическая информация реализуется в живом на молекулярно-генетическом уровне при синтезе ДНК и РНК, а на клеточном — при биосинтезе белка. Было установлено, что две цепи ДНК способны раскручиваться и служить матрицей (от лат. матрикс — начало) для синтеза всех нуклеиновых кислот. На ней синтезируются все виды РНК, которые затем участвуют в биосинтезе белка. Кроме того, перед делением клетки каждая молекула ДНК удваивается, т. е. синтезирует себе подобную. В каждой из этих реакций информация, заключенная в последовательности нуклеотидов одной молекулы ДНК, используется для синтеза другой нуклеотидной последовательности молекул ДНК и РНК. Все эти процессы биосинтеза носят название реакций матричного синтеза. Таким образом реакциями матричного синтеза называются биохимические реакции, в которых на основе (матрице) одной биологической молекулы синтезируется множество других одинаковых молекул. Самоудвоение ДНК. Передача наследственной информации на молекулярном уровне происходит в синтеза молекул ДНК. Матрицей для синтеза новой ДНК служит исходная молекула ДНК, которая самоудваивается. Процесс самоудвоения молекулы ДНК — редупликация (от лат. редупликацио — удвоение). Она обеспечивает точное копирование генетической информации. В основе реакции удвоения ДНК лежит принцип комплементарности. каждая цепь молекулы ДНК содержит последовательность нуклеотидов, в точности комплементарную последовательности нуклеотидов на другой цепи. Цепи одной молекулы ДНК, разъединяются и каждая из них служит матрицей для синтеза соответствующей недостающей цепи. Две новые молекулы содержат одну новую и одну исходную материнскую цепь ДНК. Таким образом, обе дочерние молекулы ДНК полностью похожи на исходную материнскую ДНК. Копирование ДНК происходит с высокой точностью. В среднем на каждый миллиард комплементарных пар нуклеотидов, образующихся в ходе редупликации, приходится одна ошибка. Эти ошибки устраняются особыми белками, распознающими и удаляющими неправильные нуклеотиды. Точность копирования обеспечивает правильность передачи наследственной информации. В результате этого процесса не только синтезируется новая молекула ДНК, но и передается генетическая информация о структуре белков, которая в ней заложена. Процесс самоудвоения ДНК близок к совершенству, а наследственная система живого достаточно устойчива и консервативна. Стойкость гена и возможность его воспроизведения имеет большое биологическое значение. Они обеспечивают постоянство структуры ДНК, непрерывность жизни и передачу наследственной информации из поколения в поколение. Биосинтез белка – процесс реализации генетической информации на уровне клетки. Этот процесс включает в себя два этапа. . Биосинтез и-РНК. Процесс биосинтеза РНК имеет ряд особенностей. Молекулы РНК значительно короче и являются копиями небольшого участка ДНК — гена. Следовательно, в синтезе РНК участвует только часть молекулы ДНК. Матрицей для синтеза служит только одна из цепей ДНК. На определенном участке — гене двойная спираль молекулы ДНК раскручивается. На одной из цепей по принципу комплементарности выстраиваются нуклеотиды. Специальный белокфермент соединяет нуклеотиды между собой. В результате синтезируется РНК-копия. После окончания реакции молекула РНК освобождается от исходной ДНК-матрицы, которая затем восстанавливает свою двойную спираль. Синтез завершен. ΙΙ. Непосредственный синтез белка с помощью рибосомы в цитоплазме клетки. Используя ферменты рибосомы происходит соединение аминокислот в порядке, определенном последовательностью нуклеотидов и-РНК. Иначе говоря, происходит перевод последовательности нуклеотидов в последовательность аминокислот в соответствии с генетическим кодом. Рассмотрите видеофрагмент «Реакции матричного синтеза». В этом фрагменте показан процесс самоудвоения ДНК, синтеза информационной РНК, ее проникновение сквозь поры ядерной оболочки в цитоплазму, синтез белка. Крестообразные структуры – это молекулы транспортной РНК, которые подвозят аминокислоты к рибосомам.