ением, оказываются сбалансированными и обеспечивают нужды организма.

Накопление, передача и экспрессия (выражение в фенотипе) генетической информации составляют основную тему части IV. В начале описываются эксперименты, показывающие, что ДНК является генетическим материалом, а также история открытия двойной спирали ДНК. Затем следует описание ферментативного механизма репликации ДНК. Далее мы перейдем к экспрессии генетической информации, заключенной в ДНК, начав с описания данных о роли информационной РНК как промежуточного переносчика информации. Затем рассматривается процесс транскрипции, т. е. синтез РНК в соответствии с инструкциями, заключенными в матричной ДНК. Из этого логически вытекает описание генетического кода, т.е. взаимосвязи между последовательностью оснований в ДНК (или в транскрибируемой с нее информационной РНК) и последовательностью аминокислот в соответствующем белке. Генетический код, общий для всех живых организмов, прекрасен своей простотой. Три основания составляют кодон - единицу кода, соответствующую одной аминокислоте, Кодоны в информационной РНК последовательно считы-ваются молекулами транспортных РНК, которые выполняют роль адапторов в синтезе белка. Далее мы переходим к механизму белкового синтеза, а именно к процессу трансляции, в ходе которого четырехбуквенный алфавит нуклеиновых кислот, в котором каждая буква представлена соответствующей парой оснований, переводится в 20-буквенный алфавит белков. Трансляция происходит на рибосомах и обеспечивается координированным взаимодействием более чем сотни различных высокомолекулярных соединений. В следующей главе описывается регуляция экспрессии генов у бактерий, причем основное внимание уделяется оперо-нам лактозы и триптофана у Е. coli, как наиболее изученным в настоящее время. Далее обсуждаются результаты последних исследований экспрессии генов у более высокоорганизованных организмов (т.е. у эукариот), отличающихся от бактерий (прокариот) более высоким содержанием ДНК и наличием оформленного ядра, что обеспечивает диф-ференцировку клеток. Затем рассматриваются размножение вирусов и сборка вирусных частиц. Процесс сборки вирусных частиц иллюстрирует общие принципы образования высокоупорядоченных структур из биологических макромолекул. Особое внимание уделено вирусам, вызывающим раковые опухоли у экспериментальных животных. Заключительная глава части IV посвящена образованию новых генов путем рекомбинации, а также обсуждению вопроса о значении клонирования ДНК.

Часть V, озаглавленная «Молекулярная физиология», представляет собой переход от биохимии к физиологии. При изложении материала здесь используются многие из концепций, сформулированных в предыдущих разделах книги, поскольку физиологии приходится иметь дело с информацией, кон-формацией и процессами метаболизма в их взаимосвязи. Вначале описывается организация клеточных мембран и оболочек бактериальных клеток и выясняется вопрос, каким образом клетка определяет положение синтезируемых ею белков, Далее следует изложение молекулярных основ иммунного ответа: как организм узнает чужеродные вещества. В следующей главе речь идет о проблеме преобразования энергии химических связей в координированное движение. Как показали исследования последних лет, актин и миозин - основные белки мышц-выполняют функцию сокращения в большинстве клеток высших организмов. Далее описываются молекулярные основы действия гормонов, причем особое внимание уделяется некоторым общим темам. Затем мы переходим к транспорту молекул и ионов, в частности Na +, К + и Са2 + . Молекулярные ионные насосы, локализованные в мембранах, транспортируют ионы, создавая градиенты их концентрации, лежащие в основе возбудимости. В последней главе, посвященной сенсорным процессам, рассматриваются следующие вопросы: каким образом потенциал действия распространяется по нервным клеткам и проходит через синапс? Как одиночный фотон возбуждает палочку в сетчатке глаза? Каким образом бактерии определяют источник пищи в среде и движутся в направлении к нему?

Одна из наиболее привлекательных особенностей биохимии состоит в том, что эта наука постоянно расширяет наши представления о биологических процессах на всех уровнях организации живого.

Часть

Конформация и динамика

Рассматривается на примере взаимосвязи между пространственной структурой белков и их биологической активностью

Модель рибонуклеазы S - фермента, гидро-лизующего рибонуклеиновые кислоты. Цветом выделены аминокислоты в активном центре, критически необходимые для осуществления катализа. Пространственная

2-665

структура этого фермента была раскрыта Фредериком Ричардсом и Гарольдом Уи-кофом (по рисунку, любезно предоставленному д-ром F. Richards, S. Anderson и A. Perlo).

ГЛАВА 2.

Основные представления о структуре и функции белков

Белки играют решающую роль практически во всех биологических процессах. Значение и удивительное разнообразие их функций очевидно из следующих примеров.

1. Ферментативный катализ. В биологических системах почти все реакци