Гомеостатика - Страница 15

места и идет полярно в обе стороны, пока удвоение ДНК

не достигает конечной или исходной точки, если ДНК кольцевая, как у бак-

терий. Участок, с которого начинается репликация, называется репликато-

ром. Фермент, обеспечивающий процесс репликации - ДНК-полимераза. Инфор-

мация о строении вещества инициатора репликатора записана на ДНК в его

структурном гене. Структурный ген инициатора вместе с локусом начала

репликации генетики называют "репликоном". У эукариотов имеется много

независимых единиц репликации (репликонов) на хромосоме. Белок-инициатор

вызывает репликацию только своего репликона и не действует на другие

хромосомы. Скорость синтеза ДНК регулируется наличием и скоростью пос-

тупления соответствующих дезоксинуклеотидов. Специфика синтезируемой ДНК

определяется самой копируемой матрицей, на которой идет синтез. Фермент

ДНК-полимераза неспецифичен для хромосом и является одним и тем же для

любых матриц ДНК [131,132].

Рис. 10. Схема синтеза ДНК при репликации хромосомы.

О структурно-функциональной организации хромосомы эукариот пока нет

достаточных знаний, чтобы можно было смоделировать схему гомеостатичес-

кого управления активности как единого гомеостата. Общее представления о

хромосоме даст следующая фраза:

"Хромосома - комплексное, динамическое надмолекулярное образование,

выполняющее такие генетические, биохимические и механические функции,

как репликация, транскрипция, в определенной степени регуляция генной

активности и сегрегация, осуществляемая с помощью митоза и мейоза. Реа-

лизация этих функций связана со значительными конформационными перест-

ройками молекулярных составляющих хромосом путем обратимых межмолекуляр-

ных взаимодействий. Хромосома способна при клеточной дифференцировке ли-

бо на разных стадиях клеточного цикла утрачивать (ослаблять) или усили-

вать (приобретать) какое-либо из перечисленных структурно-функциональных

свойств." [131, с.193].

Гомеостатическая модель трансляции

Трансляция обеспечивает перевод информации, записанной в форме линей-

ной последовательности сочетаний четырех нуклеотидов по три на иРНК, в

пептидную последовательность аминокислотных остатков, образующих белок.

Белки клетки, имеющие различную структуру и различные "обязанности" в

клетке, синтезируются в едином аппарате трансляции. Основные принципы

организации этого аппарата одинаковы для всех типов клеток, хотя сущест-

вуют некоторые отличия между эукариотами и прокариотами.

Трансляция осуществляется следующими компонентами клетки: рибосома,

состоящая из 50S и 30S субъединиц, информационная РНК, транспортные РНК

и ряд белковых факторов трансляции.

Информационная РНК несет на себе кодон начала считывания "генетичес-

кой фразы" и кодон-терминатор, обозначающий конец трансляции (конец счи-

тывания информации о белке). Начало и конец "фразы" опознается специ-

альными белками во взаимодействии с рибосомой. Рибосома является главным

организующим центром процесса трансляции и обеспечивает инициацию транс-

ляции, полимеризацию аминокислотных остатков, транслокацию рибосомы

вдоль матрицы иРНК, терминацию и т.д. Транспортные РНК (тРНК) обеспечи-

вают опознавание отдельных аминокислот и узнают соответствующие им кодо-

ны иРНК на рибосомах, благодаря чему выстраивают аминокислотные остатки

в соответствии с чередованием кодонов иРНК.

Рис.11. Модель гомеостата трансляции.

О КЛЕТОЧНОМ СИММЕТРИЧНОМ ГОМЕОСТАТЕ

Все описанные в предыдущей главе механизмы гомеостатической работы

генетического аппарата не являются самодостаточными, так как принадлежат

к звеньям работы сложного биохимического гомеостата целой клетки и поэ-

тому сильно взаимозависимы друг от друга и переносчика веществ - клеточ-

ной протоплазмы. Несимметричность этих гомеостатов заключается либо в

превышении входов (воздействующих веществ на инициацию активности), либо

в превышении выходов над входами (потребность синтезируемых веществ мно-

гими другими гомеостатами).

Одноклеточное животное, растение (бактерия) имеют большую свободу во-

ли и некоторым образом может пассивно или активно управлять потоками ин-

формации из внешней среды (менять проницаемость мембраны или переме-

щаться в более благоприятное место). Клеточное строение организмов расп-

ространено настолько широко, а свойства клеток имеют столь важное значе-

ние для поведения организма и всей экосистемы в целом, что их принято

рассматривать как "третий основной уровень биологической организа-

ции"[37].

Состав основных структурно-функциональных единиц клетки

Уникальность свойств клетки определяется организацией ее внутреннего

строения. В настоящей главе мы будем рассматривать клетку на уровне ее

функциональных структур, называемых клеточными органеллами. Клетка отде-

лена от окружающей среды клеточной мембраной, которая может снаружи фор-

мировать (например, у растений) клеточную стенку. В цитоплазме распола-

гаются клеточные органеллы, которые погружены в цитоплазматический рети-

кулюм. Самой большой органеллой является ядро, окруженное у эукариотов

ядерной мембраной и содержащее внутри основную программу своего развития

и размножения хромосомы и ядрышко. К другим органеллам относятся мито-

хондрии, цитоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы, центриоли,

пластиды (у растений), базальные тельца, вакуоли.

Клеточная мембрана обеспечивает селективную проницаемость веществ

внутрь и наружу клетки, механическую и химическую защиту, обеспечивает

некоторые формы двигательной активности, способы контакта с окружающей

средой и другими клетками.

Цитоплазматический ретикулюм состоит из цитоплазмы (10% раствор бел-

ка), микронитей и микротрубочек, создающих своеобразный цитоплазматичес-

кий скелет клетки и органы ее передвижения. Цитоплазма обеспечивает со-

держание всех необходимых клетке веществ, регулирует скорость их перено-

са. Цитоплазматическая сеть и комплекс Гольджи организуют внутреннее

пространство, потоки массопереноса и оптимальное пространственное распо-

ложение биохимических центров активности синтеза и катализа веществ.

Митохондрии являются