Аннотации, Биологические структуры (БС) с одной БД и тремя идентичными субъединицами, образующими биоканал (БК) - Анализ этапов эволюции биоструктур до структур, способных объяснить большинство загадок зарождения генетических кодов. Часть 3
Определено расположение субъединиц в геномах вирусов, прокариотов и эукариотов, послужившее основой для создания универсального генетического кода.
Ключевые слова: Универсальный генетический код; ген; геном; биологическая структура; аминокислоты; кодоны; ферменты; плотность; свободная биологическая бухта; прокариоты; археи; эукариоты; вирусные частицы; вирусы; вироиды.
The arrangement of subunits in the genomes of viruses, prokaryotes and eukaryotes, which served as the basis for creating the universal genetic code.
Keywords: Universal genetic code; gene; gene; biological structure; amino; codons; enzymes; density; free biological bay; prokaryotes; archaea; eukaryotes; viral particles; viruses; viroids.
УДК 577.2
Биологические структуры (БС) с одной БД и тремя идентичными субъединицами, образующими биоканал (БК)
Факты, приведенные в первых двух частях данной работы, убедительно показывают, что БС, содержащая три линейно расположенные идентичные субъединицы, могла не только существовать, но и передвигаться в пространстве. Еще больше возможностей приобретала эта БС, включив в свой состав биологическую добавку (БД), обладающую сродством к одной из ее четырех биологических бухт (ББ). В силу этого такие БС могли распространиться повсюду и, встречаясь с себе подобными биоструктурами, образовывать уже разнообразные объединения таких БС. Именно такие биоструктуры можно было бы назвать "кодонными БС".
Заметим также, что БС, содержащая три идентичные и линейно расположенные субъединицы и одну БД, способна создавать и один специфический биоканал (БК), образованный, к тому же, одной и той же частью своих субъединиц. В результате этого в такой БС образовывалось три идентичных ББ (рис. 1).
Глядя на БС, представленные на рис. 1, невольно возникает ощущение, что в их создании, чрезвычайную роль могли сыграть именно гидрофобные свойства БД. Даже непосредственно не взаимодействуя с третьей субъединицей, гидрофобная БД невольно притягивала из внешней среды к двухсубъединичной БС молекулу, идентичную ее субъединицам. При этом непосредственное взаимодействие этой молекулы с двумя субъединицами первичной БС приводило к созданию новой БС с одним малым БК, созданным образующими трех идентичных субъединиц, в котором могла располагаться их единственная БД (рис. 1).
Обратим особое внимание и на тот факт, что при этом могут образовываться как гидрофобные каналы (на рис. 1а они обозначены голубым цветом, служащие прообразом прямой мицеллы, когда головки липидных молекул выставлены в водное пространство), так и гидрофильные каналы, обозначенные синим цветом и являющиеся прообразом "обращенной" мицеллы (рис. 1,б).
Несмотря на то, что такая БС, по сравнению с БС, обладающей тремя идентичными и линейно расположенными субъединицами, теряла одну ББ, она также оказывалась эволюционно выгодной. Благодаря тому, что БД стало сложнее покидать БК, чем любую из ББ двух - и трехсубъединичных линейных БС, трехсубъединичные БС с БК также получили эволюционное преимущество при неизменных условиях внешней среды.
В таком случае обе разновидности рассматриваемых БС могли являться предвестниками мобильных элементов генома (МЭГ) и гена клеточной структуры (Г-нКС). Так, например, БС с БК могла стать предвестником генома вирусоподобной частицы - вироида (Г-мВ) и кольцевых плазмид (КП).
Для подтверждения данного вывода приведем краткую характеристику вироида, открытого в 1971 г. американским фитопатологом Теодором Отто Динером (англ. Theodor Otto Diener; Цюрих, 28 февраля 1921). Вироиды - инфекционные агенты, представляющие собой низкомолекулярную одноцепочечную кольцевую РНК (мол. м. 150 000 - 170 000). В основном эти вирусоподобные частицы являются возбудителями инфекционных болезней растений, например, веретенообразности картофеля.
При изучении морфологических свойств вироидов обнаруживаются 2 формы структур - линейные (37-50 нм) и кольцевые (до 100 нм), обладающие инфекционностью [4]. Главный и единственный компонент вироидов (основных возбудителей болезней растений) - нуклеиновая кислота. Вироиды не образуют вирионов, не обладают антигенной активностью; имеют малую молекулярную массу, чувствительны к ферменту РНКазе, термостабильны и отличаются высокой инфекционностью [7]. Известно, что репликация вироида осуществляется клеточными системами хозяина на матрицах РНК или интермедиантах ДНК. Очевидно, новые вироиды могут образовываться при рекомбинации РНК. Вироиды в настоящее время рассматривают в качестве представителей добиотического "мира РНК", неких эволюционных реликтов и их прародителями вполне могли стать БС, образующие БК [3].
Недавно было обнаружено, что гепатит Д в человеке тоже вызывается вироидом. Hepatitis D virus (HDV) занимает как бы промежуточное место между вирусами растений и вирусами животных и, по-видимому, относится к наиболее древним формам жизни. Значительная разница между вироидами и HDV - это то, что, в то время как вироиды не производят белков, HDV производит два белка, названные маленькими и большими антигенами дельты (HDAg-S и HDAg-L) [4].
Наиболее вероятным является то, что репликация происходит в ядре клетки с кольцевых вироидных РНК - матриц при участии фермента репликазы (РНК-полимеразами) растения-хозяина. С образующихся минус-цепей комплементарных РНК копируются плюс-цепи, которые после их разрезания и кольцевания формируют молекулы вироидной РНК. Именно последняя, как показано экспериментально, ответственна за возникновение патологического процесса de novo вне связи со специфическими белками. Вироиды от хозяина к хозяину обычно передаются при вегетативном размножении, некоторые виды распространяются через семена и пыльцу, или с помощью насекомых-переносчиков (например, тлей) [3].
Косвенным подтверждением того, что вироиды могут входить в состав генома человека, служит следующий факт. Всего из отфильтрованного раствора человеческих фекалий было выделено около 33 000 опознаваемых нуклеотидных последовательностей, из которых 75 % оказались вирусными. К большому удивлению исследователей, только 3 % обнаруженных вирусных последовательностей оказались сходными с известными вирусами животных, остальные 97 % принадлежали растительным вирусам. Удалось "опознать" 35 видов растительных вирусов, в том числе 24 вида, заражающие сельскохозяйственные растения (в первую очередь фрукты и овощи). Выделенные из человеческих фекалий вирусы PMMV полностью сохранили способность инфицировать растения. Очевидно, заражать растения вирусными инфекциями способны не только люди, но и другие млекопитающие. Это открытие может иметь большое значение для растениеводства, поскольку навоз, издавна используемый в качестве удобрения, может оказаться для растений источником опасных инфекций [8].
Механизм патогенеза вирусов и вироидов может заключаться в репрессии физиологически важных генов хозяина за счет сайленсинга РНК, управляемого малыми интерферирующими РНК (siРНК). В роли siРНК выступают двуцепочечные и шпилечные фрагменты вироидов. Они связываются с комплементарными участками РНК хозяина и рибонуклеазой. Образовавшийся комплекс вызывает деградацию РНК хозяина. [5].
Похожие статьи
-
Благодаря постоянному и беспорядочному броуновскому движению молекул воды [4] две идентичные по всем параметрам биомолекулы (БМ) способны не только...
-
Именно броуновское движение органических молекул в водной среде является причиной не только самоорганизации БС, но и их самовосстановления....
-
В историческом плане вопрос об эволюции генов является важнейшим, поскольку эволюция генов связана с истоками жизни вообще и ее совершенствованием в...
-
Химическая эволюция - Зарождение жизни в горячей воде
Химическая эволюция или пребиотическая эволюция - этап, предшествовавший появлению жизни, в ходе которого органические, пребиотические вещества возникли...
-
Характеристика биологического прогресса и регресса - Виды эволюции человека
Прогресс биологический - это эволюционное развитие систематической группы: увеличение числа входящих в нее видов, подвидов и других таксонов, расширение...
-
Пространственная структура биоценоза - Особенности биоценоза
Любое сообщество характеризуется определенной пространственной структурой, связанной в первую очередь с его неподвижными компонентами -- растениями....
-
Вирусная ДНК - Строгие постулаты Коха
Главной структурной особенностью большинства вирусных молекул ДНК, как и ДНК из других источников, является наличие двух спаренных антипараллельных...
-
В основе расходования воды растительным организмом лежит процесс испарения -- переход воды из жидкого в парообразное состояние, происходящий при...
-
Нами была проведена сравнительная оценка различных механизмов персистенции вируса в организме гусениц непарного шелкопряда и условия ее перехода в острое...
-
Видовое разнообразие растительных сообществ - Виды и структура растительного сообщества
Формирование растительных сообществ происходило в течение длительного времени, в период которого подбирались виды растений, способные существовать...
-
Типы организации вирионов - Строгие постулаты Коха
Основным структурным компонентом вириона является капсид, в котором заключена нуклеиновая кислота. Капсиды построены из белковых субъединиц, собранных...
-
Включения в их связь с вирусной инфекцией У насекомых известно много различных вирусных болезней. Некоторые из них поражают полезных насекомых, таких,...
-
Вирусы животных - Строгие постулаты Коха
Адсорбция и проникновение в клетку Первые этапы вирусной инфекции, независимо от того, о каком вирусек идет речь, традиционно принято называть...
-
Титрование - Строгие постулаты Коха
Вирус белок генетический фаг Индуцируемая вирусом реакция может происходить по типу "все или ничего" (то есть наличие или отсутствие инфекции), а может...
-
Опишите химический состав вирусов - Особенность взаимодействия вируса и клетки
Простые вирусы состоят из нуклеиновой кислоты и нескольких кодируемых ею полипептидов. Более сложные вирусы обычно содержат также липиды и углеводы; у...
-
Гипотезы химической эволюции - Зарождение жизни в горячей воде
Появление в Космосе или на Земле условий для автокаталитического синтеза больших объемов и значительного разнообразия углеродсодержащих молекул, то есть...
-
В настоящее время оценка генетической структуры различных популяций осуществляется с использование биологических и небиологических источников информации,...
-
Генетический скрининг взрослых - Геном человека
В настоящее время нет общенациональных программ генетического скрининга взрослого населения, но некоторые достижения заслуживают упоминания. Лучшим...
-
Вирусы как независимые генетические системы Какое место занимают вирусы в биологическом мире? Каково их происхождение и кто их ближайшие родственники?...
-
Генетический код - Великие открытия в генетике ХХ века
РНК передает инструкции от ДНК для создания белка. Но каков генетический код - последовательность инструкций, которая делать этот процесс возможным? В...
-
Молекулярная и генетическая организация плазмид - Молекулярная и генетическая организация плазмид
Генетическая организация разных плазмид отличается большим разнообразием, так как среди плазмид, на основе их функциональной специфичности, различают...
-
Способы оценки биологического возраста - Биологический возраст и методы его оценки
Поиск таких критериев старения - важнейшая задача геронтологии. Вряд ли можно определить такие тесты только по данным так называемого "поперечного"...
-
Понятие биологический возраст - Биологический возраст и методы его оценки
Для оценки индивидуальных темпов развития (старения) используется категория биологического возраста. Биологический возраст в периоде старения и методы...
-
Введение, Понятие "Биологическая мембрана" - Функции биологических мембран. Ионные каналы мембран
Тема моего сегодняшнего реферата "Функции биологических мембран. Ионные каналы мембран". Тема очень увлекательная и в то же время познавательная. Ведь,...
-
Цитогенетические исследования в 20--30-х гг. 20 в. свидетельствовали о том, что передача и хранение наследственных признаков связаны с хромосомами,...
-
Молекулы ДНК являются линейными макромолекулами, представляющими собой длинные двойные цепи (тяжи) полимеров, составленных из мономеров, получивших...
-
Биохимическая эволюция - Строение удаленных планет-гигантов: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон
Среди астрономов, геологов и биологов принято считать, что возраст Земли составляет примерно 4,5 - 5 млрд. лет. По мнению многих биологов, в прошлом...
-
Основные свойства фитоценозов В данном разделе рассматриваются только естественные фитоценозы и при этом коренные, или климаксовые (объяснение этого...
-
Одна из особенностей граната -- "незасыпаемость". Если стебель и ветви растения занесет песок, то растение пускает новые придаточные корни. Растения как...
-
Биохимическая эволюция - Теории возникновения жизни
Среди астрономов, геологов и биологов принято считать, что возраст Земли составляет примерно 4,5 - 5 млрд. лет. По мнению многих биологов, в прошлом...
-
Строгие постулаты Коха - Строгие постулаты Коха
Каковы же те основные положения, сформулированные Робертом Кохом (1843-1910), которых должен придерживаться микробиолог при каждом обнаружении...
-
Память человека и аналогия в информатике
К информационному толкованию "жизненной силы" наиболее приблизились виталисты, которых нещадно критиковали те, кто позже объявил генетику и кибернетику...
-
Семейство: бромелиевые. - Экологические группы растений по отношению к свету, воде и теплу
Гузмания: растение образует розетку длинных цель-нокрайних изогнутых листьев. Верхние листья на цветоносе (прицветники) ярко-красные или оранжевые до 4...
-
Репликативная модель смены матрицы
Репликативная модель смены матрицы Взаимосвязь эффективности рекомбинации и репликации у вируса полиомиелита. Р. D. Cooper с соавторами впервые...
-
Вирусс гриппа. АГ. принциаы лаб диагностики - Частная микробиология
Таксономия: Семейство - Orthomyxoviridae, род Influenzavirus. Различают 3 серотипа вируса гриппа: А, В и С. Структура вируса гриппа А. Возбудитель гриппа...
-
Живые организмы как среда жизни - Основные среды жизни
В течение всей жизни или части жизненного цикла многие виды гетеротрофных организмов обитают в других живых организмах, тела которых служат для них...
-
Отношения между организмами в биоценозе - Особенности биоценоза
Можно говорить о разных типах отношений между организмами в биоценозе -- мyтуалистических, комменсалистических, хищнических, паразитических и пр. На этих...
-
Геном пластид - Генетика пластид
В 1961 году X. Рис и В. Плаут обнаружили, что участок хлоропласта в одноклеточной водоросли хламидомонады окрашивается положительно по Фельгену. При...
-
Ауксины - Клетка как осмотическая система. Электрон-транспортная цепь митохондрий. Фитогормоны роста
Ауксины -- это вещества индольной природы. Основным фитогормоном типа ауксина является B -индолилуксусная кислота (ИУК). Открытие ауксинов связано с...
-
Непременным компонентом вирусной частицы является какая-либо одна из двух нуклеиновых кислот, белок и зольные элементы. Эти три компонента являются...
Аннотации, Биологические структуры (БС) с одной БД и тремя идентичными субъединицами, образующими биоканал (БК) - Анализ этапов эволюции биоструктур до структур, способных объяснить большинство загадок зарождения генетических кодов. Часть 3