Молекулярные основы наследственности

Генетическая роль нуклеиновых кислот

Переход биологических исследований в середине XX в. на молекулярный уровень организации жизни, что привело к расшифровке «вещества наследственности», имеет для человечества не меньшее значение, чем открытие структуры атомного ядра, проложившее путь к использованию ядерной энергии.

Развитие молекулярной биологии и молекулярной генетики создает совершенно новые перспективы реализации творческих идей человека в самых тонких проблемах биологии. Развитие генной инженерии открыло человеку дорогу к созданию уникальных сортов и гибридов растений, к конструированию новых родовых форм организмов. Огромное научное и практическое значение имеет новое направление генетики — геномика, изучающая не только отдельные гены, но и целые геномы. Благодаря достижениям молекулярной генетики человек получил возможность читать генетические тексты: сначала у вирусов, бактерий, дрожжевых грибов, а затем и у более сложных форм. В настоящее время в лабораториях мира завершается расшифровка генома человека.

Все процессы клеточного метаболизма, лежащие в основе жизнедеятельности организма, находятся под контролем генетической программы, которая содержится в структуре молекул нуклеиновых кислот и определяет прежде всего особенности строения всех белков, синтезируемых в клетке. Эта программа закодирована в виде специфического чередования нуклеотидов молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), находящихся в хромосомах вирусов, нуклеоидов бактерий и ядер эукариот, а также в экстрахромосомных (цитоплазматических) структурах клеток (плазмиды бактерий, ДНК митохондрий и хлоропластов). Молекулы рибонуклеиновых кислот (РНК) обеспечивают реализацию (декодирование) генетической информации, содержащейся в молекулах ДНК.

У РНК-содержащих вирусов первичным генетическим материалом является РНК.

Первые прямые доказательства роли ДНК как хранителя и переносчика генетической информации получил О. Эвери с сотрудниками в экспериментах по трансформации бактерий. Им показано, что проникновение молекул очищенной ДНК, выделенной из вирулентных пневмококков, вызывающих заболевание и гибель зараженных мышей, в клетки авирулентного штамма этих бактерий может сопровождаться превращением (трансформацией) последних в вирулентную форму. Наиболее убедительные современные доказательства генетической роли ДНК связаны с разработкой методов генной инженерии, позволяющих искусственно конструировать гибридные (рекомбинантные) молекулы ДНК, кодирующие синтез генных продуктов (белков), интересующих исследователя.

Благодаря современным методам молекулярной биологии и молекулярной генетики были получены сведения об особенностях строения и функционирования генетического материала многих организмов, находящихся на разных уровнях организации живой материи.

Рассмотрим основные доказательства роли нуклеиновых кислот как носителей наследственной информации.