Аминокислоты в белках, так же как буквы в словах, стоят в определенном порядке. Если в слове переставить местами буквы, получится новое слово (или бессмыслица). Так и в белках. Например, если в белке гемоглобине одну из 600 составляющих его аминокислот заменить «неправильной», то и гемоглобин получится «неправильный», настолько, что и кровяные шарики, в состав которых он входит, будут выглядеть не как шарики, а как серпы. Эта болезнь так и называется – серповидноклеточная анемия.

Откуда аминокислоты узнают, в каком порядке и количестве им «строиться», чтобы образовать нужный белок? Для этого в клетке существуют нуклеиновые кислоты – ДНК и РНК.

Нуклеиновые кислоты присутствуют в каждой клетке (в основном – в ядре) живого организма. Именно они «следят» за тем, чтобы при делении клетки получались в точности такие же дочерние клетки. Иными словами, только благодаря нуклеиновым кислотам у людей рождаются хоть и маленькие, но тоже люди (причем похожие на родителей), а у кошки – котята; из семян дуба может вырасти только дуб, а на яблоне осенью появляются именно яблоки, а не груши или персики. Ведь люди отличаются от других людей (а также от кошек и яблонь) только набором определенных белков, которые в свою очередь состоят из определенных аминокислот, выстроенных в определенном порядке. Этот самый порядок и контролируют нуклеиновые кислоты.

Это возможно потому, что молекулы ДНК совершенно особенные.

Первая особенность заключается в том, что молекула ДНК способна «самовоспроизводиться». Почему она на это способна – понять можно, если внимательно рассмотреть рисунок на стр.42. Как видите, молекула ДНК похожа на веревочную лестницу: «кусочки», из которых она состоит и которые называются нуклеотиды, соединяются между собой вдоль и поперек.

ДНК в клетке

Теперь посмотрите, как устроены эти самые нуклеотиды. Некоторые «детали» у них одинаковые – сахар и фосфат. Третья же деталь, которая «торчит» вбок, как бы половинка «лестничной ступеньки», может быть четырех видов. При этом на рисунке видно, что не любые две половинки можно совместить, а только определенные – совсем как в трансформере или любом другом конструкторе.

Нуклеиновая кислота разделяется, образуя две новые двойные спирали

Строение ДНК

Представьте себе, что у вас есть трансформер (или конструктор) с деталями шести видов: «сахара», «фосфаты» и четыре вида «полуступенек», и вы собрали такую «лестницу». Теперь разберите ее вдоль (а так и происходит, когда клетка делится), а затем, используя оставшиеся детали, достройте каждую половину лестницы. У вас получатся две лестницы, причем обе точно такие же, как была первая: разные детальки (которых четыре вида) будут стоять в том же порядке.

Вторая особенность молекулы ДНК – то, что именно от этого порядка зависит и порядок аминокислот в строящемся белке. Получается, что ДНК «знает», какой нужно создать белок, то есть какие аминокислоты, в каком порядке и в каком количестве надо пристроить друг к другу. Откуда она это знает – пока остается загадкой для ученых, хотя механизм передачи этого «знания» (от ДНК к аминокислотам в клетке) уже разгадан.

Трехмерная структура РНК-подобного полинуклеотида

Решающий переход от неживой материи к живой (или, можно сказать, от химии к биологии) произошел тогда, когда возникла эта связь между ДНК и белком и образовался «белково-нуклеиновый комочек». Отныне белок в природе уже не мог получиться без ДНК, но и ДНК не могла «самовоспроизводиться» без совершенно особых белков, которые помогали ей сначала делиться, а потом достраиваться и которые она сама же и «насоздавала».

Однако такой «белково-нуклеиновый комочек» еще нельзя считать живым организмом. А кого можно?

«Строительство» белка под управлением нуклеиновых кислот