Физические и химические основы наследственности

Физические и химические основы явлений наследственности. Революция в генетике была подготовл ена всем ходом могущественного развития цдей и методов мендилизма и хромосомной теори и наследственности . Уже в недрах этой теор ии было показано , что существуют явления т рансформаций у бактерий ; что хромосомы - это комплексные комп оненты , состоящие из белка и нуклеиновой кислоты . Молекулярная генетика - это истинное детище всего XX века , которое на новом уровне впитало в себя прогр ессивные итоги развития хромосомной теории на следственности , теории мутации , теории гена , ме тодов цитол огии и генетического анализа . На путях молекулярных иследований в тече нии последних 20 лет генетика претерпела поисте не революционные изменения . Она является одно й из самых блестящих участниц в общей революции современного естествознания . Благодаря ее раз в итию появилась новая ко нцепция о сущестности жизни , в практику во шли новые могущественные методы управления и познания наследственности , оказавшие влияние на сельское хозяйство , медицину и производств о. Основным в этой революции было рас крытие молекулярны х основ наследственности . Оказалось , что сравнительно простые молекулы дизоксирибонуклеиновых кислот (ДНК ) несут в своей структуре запись генетической информации . Эти открытия создали единую платформу гене тиков , физиков и химиков в анализе проблем наследс т венности . Оказалось , что генетическая информация действует в клетке по принципам управляющих систем , что ввело в генетику во многих случаях язык и ло гику кибернетики . Вопреки старым воззрениям на всеобъемл ющую роль белка как основу жизни , эти открытия по казали , что в основе приемс твенности жизни лежат молекулы нуклеиновых ки слот . Под их влиянием в каждой клетке формируются специфические белки . Управляющий аппа рат клетки собран в ее ядре , точнее - в хромосомах , из линейных наборов генов . Ка ждый ген , являю щ ийся элементарной единицей наследственности , вместе с тем предс тавляет собой сложный микромир в виде хим ической структуры , свойственной определенному отр езку молекулы ДНК. Таким образом современная генетика отк рывает перед человеком сокровенные глубины ор ганизации и функций жизни . Как всякие великие открытия , хромосомная теория наследс твенности , теория гена и мутаций (учения о формах изменчивости генов и хромосом ) ока зывали глубокое влияние на жизнь . Развитие физико-химической сущности явления наследствен н ости неразрывно связано с выясне нием материальных основ всех явлений жизни . В явлении жизни нет ничего кроме атомо в и молекул , однако их движения качественно специфична . Наследственность не автон омное , независимое свойство , оно неотделимо от проявле н ия свойств клетки в целом . Взаимодействие молеукл ДНК , белков и Р НК лежит в основе жизнедеятельности клетки и ее воспроизведения . Поскольку явление нас ледственности , в общем смысле этого понятия , есть воспроизведение по поколениям сходного типа обмена вещ еств , очевидно , что о бщим субстратом наследственности является клетка в целом. Явление наследственности в целом необу словлено исключительно генами и хромосомами , которые представляют собой все же только элементы более сложной системы - клетки . Это не умал яет роли генов и ДНК , в них записана генетическая информация , т . е . возможность воспроизведения определенного типа обмена веществ . Однако реализация этой во зможности , т . е . процессы развития осыби ил и процессы жизнидеятельности клетки , базируется целостно й саморегулирующейся системе в виде клетки или организма . В настоящее время в качестве первоочередной встает з адача , выяснить , как осуществляется высший син тез физических и химических форм движения , появление которого знаменовало собой возникнов ение жизни и наследственности . Явление жизни нельзя свести к химии и физике , ибо жизнь - это особая форма движения материи . Однако ясно , что сущность этой ос обой формы движения материи не может быть принята без знания природы простых форм , которые входят в него уже к а к бы в "снятом виде ". Поэтому пробл ема физических и химических основ наследствен ности является ныне одной из центральных в генетике . Ее разработка должна заложить основы для решения проблем наследственности в о всей сложности ее биологического содержания . С овершенно ясно , что важнейшие вопросы философского материализма связаны с р азработкой этой проблемы . Материалистическая пост ановка решающих вопросов наследственности не мыслима без признания того , что явление на следственности материально обусловлено , что в клетке которая образует поколение , дол жны иметься определенные материальные вещества и структуры , физические и химические формы движения которых благодаря их специфическому взаимодействию создают явление наследственности. В свете сказанного вполне понятн о то значени е , которое имеет полная физико-химическая расш ифровка строения биологически важных молекул . Несколько лет назад впервые химическими сред свами вне организма была синтезирована белков ая молекула - гормон инсулин , управляющий углев одным обменом в организме человека . Недавно была расшифрована физическая структура дыух белков - дыхательных пигментов крови и мышц - гемоглобина и миоглобина . Для моле кулы фермента лизоцина физики открыли простра нственное расположение каждого из тысячи атом ов , участвующ и х в построении его молекул . Установлено место в молекуле , от ветственное за каталитический эффект этого би ологического катализатора , недопускающего проникновен ия вирусов в клетку. После этих событий , связанных с рас крытием природы генетического кода и гене тических механизмов в синтезе белков , впервые удалось дать полный химический анализ и формулы строения молекулы транспортной РНК . Все эти открытия , включая замечательный факт , что синтез молекул ДНК идет под координирующим влиянием затравки (матричной ДНК ) , показывает , какой серьезный шаг сделала генетическая биохимия к созданию прототипа живого. Поистине фантастические горизонты открываю тся на путях синтеза генов в искуственных условиях , которые осуществлены в исследовани ях Г . Корана и его группы ученых-п о следователей . Другим выдающимся открытием послужи ла разработка условий для искусственного само удвоения ДНК в бесклеточной системе . Было установлено , что молекулы ДНК (по крайней мере у вирусов и бактерий ) сущесвуют в форме замкнутого кольца и в таком вид е служат матрицей для ДНК-полимеразы. Проблемы гена и молекулярные основы м утации. Одна из наиболее важных задач совреме нной генетики является получение направленых мутаций . Эта задача в основном решается на путях направленного химического преобразования мо лекулярных системв пределах отдельных генов . При помощи методов общей , радиацио нной , химической и молекулярной генетики во многих странах уже достигнуто управление н аследственностью . В селекции микроорганизмов , раст ений и животных имеются существенные про и зводственные достижения , полученные с помощью этих новых методов . Как ни сложна задача получения направ ленных мутаций , однако в последних работах по молекулярной генетике найдены правильные пути , и более того даже некоторые элеме нты решения этой задачи уж е достигнут ы в работах с бактериями и раст . вирус ами.