Основы биохимической инженерии Часть 1 - Бейли Дж., Оллис Д. 1989

Молекулярная генетика и системы регуляции
Молекулярная генетика

В предыдущих главах мы рассмотрели кинетику ферментативного катализа и общие черты некоторых наиболее распространенных путей метаболизма. На любом химическом предприятии синтезируют ограниченное число веществ, а стационарный режим работы реакторов (к которому обычно и стремятся) требует минимального регулирования. Напротив, такой сложнейший химический комбинат, каким является живая клетка, постоянно находится в переходном состоянии. В клетке по мере прохождения различных периодов и этапов жизненного цикла непрерывно меняются концентрации и относительные количества субстратов, ферментных катализаторов, РНК, кофакторов и других компонентов. Настоящая глава посвящена изучению синтеза и регуляции систем, управляющих клеточной динамикой. Эта тема тесно связана с проблемами вирусного заражения культур клеток, естественных и вызванных искусственным путем мутаций, генетических трансформаций и универсальности некоторых культур в отношении используемых питательных веществ.

Прежде чем начать изучение генетики клетки и экспрессии генетической информации на молекулярном уровне, мы должны вспомнить рассмотренные в гл. 2 состав и строение ДНК, трех разновидностей РНК и белков. Чтобы оценить важность рассматриваемых ниже механизмов, полезно напомнить, что белки, особенно ферменты, непосредственно определяют характер функционирования клетки путем регуляции осуществляющихся в ней химических реакций. Следовательно, в известной степени набор клеточных ферментов (типы ферментов и концентрации каждого из них) определяют метаболические процессы, т. е. природу и особенности осуществляющихся в клетке последовательных и параллельных реакций. Другие белки также выполняют важные для клетки функции (вспомните табл. 2.6). Очевидно, что любая дочерняя клетка должна получать от родительской клетки всю наследственную информацию, необходимую для синтеза тех же самых белков, которые присутствуют в исходной клетке. Механизмы передачи этой информации изучает генетика. В первом разделе настоящей главы мы узнаем, каким образом нуклеотидная последовательность неповторяющегося и, следовательно, информационного биополимера, дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), определяет ход белкового синтеза в клетке.