САДЫКОВ БОРИС ФАГИМОВИЧ, к.б.н., доцент. Приглашаю на занятия по биологии и генетике. boris.sadykov@gmail.com; +7 (927) 32-32-052
САДЫКОВ БОРИС ФАГИМОВИЧ, к.б.н., доцент. Приглашаю на занятия по биологии и генетике. boris.sadykov@gmail.com; +7 (927) 32-32-052

Белково-нуклеиновый парадокс

Главная - А. Общая биология - Белково-нуклеиновый парадокс

Здравствуйте, уважаемые читатели  блога репетитора биологии по Скайпу biorepet-ufa.ru.

В прошлых двух постах мы «летали высоко», говорили о самых глобальных процессах  в биосфере: о сопряженности  фотосинтеза и биологической азотфиксации.

Только эти два процесса и обеспечивают живые системы основными элементами-органогенами О, С, Н и N.

Сегодня мы «спустимся на Землю» и  постараемся «заглянуть» вглубь клетки.

Надо же  докопаться  до одной  простой истины, которая находится в самом ядре клетки.

Не знаю, удалось ли мне  вас заинтриговать? Попробуйте ответить на мой вопрос,  который я сейчас вам задам, сначала без моей помощи, активизируя свое мышление, память, может еще что-нибудь.

Кому-то полезным окажется заглянуть в учебники.   Повторяюсь, лишь бы сначала без  помощи этой статьи.

Кто сможет найти ответ,  на вопрос репетитора  по биологии, считайте, что ваш уровень подготовки   заслуживает всяческих похвал.

Пока я не встречал ни одного человека из числа абитуриентов, студентов и учителей биологии, кто смог бы  мне четко ответить на этот вопрос. Ну что, дерзнете?!

         Итак, предлагается разрешить  вот такой белково-нуклеиновый парадокс 

Известно, что в ДНК клетки, называемой не иначе как её наследственный аппарат, закодирована информация о белках данной клетки. Один участочек ДНК, именуемый СТРУКТУРНЫМ геном, несет информацию об одном белке,  другой ген — о другом белке.

Таким образом, все структурные гены всех ДНК ядра клетки ответственны за синтез специфических для данной клетки каких-либо белков (реально в структурных генах закодирована информация о всех видах РНК:  и-РНК, т-РНК и р-РНК, «обслуживающих» синтез белковых молекул).

Есть так же множество рецепторных генов-регуляторов, активирующих или подавляющих деятельность основных структурных генов. Всё! Информация в ДНК только о белках ?!  

Но мы то хорошо знаем, что кроме белков для жизни так же необходимы и углеводы, и липиды (жиры).

Так где же тогда в клетке находится информация об остальных классах органических веществ? По каким «правилам» создаются они в клетке?

Сейчас многие разочаруются —  задачка репетитора   по биологии  имеет совсем простой ответ. Возможно, уже кто-то  из вас смог найти его

Всё очень просто (и не очень). Надо вспомнить, что все органические вещества клетки чему-то служат, выполняют какие-то определенные функции. Причем часть  функций сходные, а часть сугубо специфические, присущие только данному классу органических веществ.

Так, например, строительную, энергетическую, защитную функции выполняют и углеводы, и липиды, и белки. А, например, за функцию хранения и передачи наследственной информации отвечают только нуклеиновые кислоты, точно так же как за ферментативную функцию отвечают ТОЛЬКО БЕЛКИ клетки.

Вот так мы «тихой сапой» подбираемся к ответу. Часто в учебной литературе свойства белков-ферментов объясняются слишком утрировано. Видимо для лучшего запоминания  белки-ферменты сравнивают с веществами катализаторами.

Именно в этом основная методическая и научная ошибка авторов  большинства пособий. Вместо того, чтобы лишний раз «возгордиться» уникальностью жизни, её сводят до уровня химических процессов.

Катализаторы, как вам хорошо известно — это вещества-ускорители химических реакций. Без них химическая реакция происходит, но значительно медленнее.

Белки-ферменты не просто ускоряют скорость протекания биохимических превращений веществ в клетке, а они являются ПРОВОДНИКАМИ всех биохимических реакций. Без ферментов НИКАКИЕ биохимические реакции в клетке даже НЕ ИДУТ.

Ну вот, уже «тепло» становится. Совсем скоро «горячо» будет. Всё,  «взлетаем»! До 90% всех белков, закодированных в ДНК клетки данного организма — это белки-ферменты и от того КАКИЕ белки, СКОЛЬКО и в КАКОЕ ВРЕМЯ они будут создаваться в данной клетке и  зависит КАКИХ, КОГДА и СКОЛЬКО других органических веществ будет образовываться.

Таким образом,  можно сказать, что информация о липидах и углеводах тоже «закодирована» в ДНК клетки, но не напрямую, а опосредованно через определенные виды белков-ферментов.

Ну вот, вы теперь знаете «тайну»  белково-нуклеинового парадокса  и я, как репетитор   по биологии, рад, что  рассказал вам  о том, что  должно быть известно, но спрятано за «ширмой» неудачных объяснений в учебниках.

                                                    ***************************************

У кого есть вопросы по  статье  к репетитору  биологии по Скайпу, замечания, пожелания — прошу в комментарии.

Репетитор по биологии Садыков Борис Фагимович, 1956 г. рождения. Кандидат биологических наук, доцент. Живу в замечательном городе Уфе. Преподавательский стаж с 1980 года. Репетитор биологии по Скайпу.
А. Общая биология | белкибелково-нуклеиновый парадоксбелок ферментгенДНКинформация о белкахкатализаторнуклеиновые кислотырепетитор биологии по Скайпууглеводы | Отзывов (17)
Отзывов (17)
  1. Лена

    Мне кажется, что это всё логично… Человек с биологическим мышлением сам до этого способен додуматься…
    А вот ответьте, пожалуйста, на такой вопрос: что регулирует работу ферментов в таком случае? Да-да, концентрация субстрата, над которым фермент производит своё «волшебство»… Соответственно, если не будет ЖК, то и не будет жиров, как бы и не старался фермент…. Т.о., не всё регулируется НК и белками, здесь нужно копаться глубже.

    Ответить
    • Борис Садыков

      Да, Лена, «человек с биологическим мышлением сам до этого способен додуматься». Но что-то вот не только преподаватели биологии, но и многие авторы биологических пособий до сих пор могут отождествлять такие понятия как «генетическая информация организма» и «генетический код». Поэтому задача моего блога репетитора по биологии помочь разобраться будущим абитуриентам пусть и в простых, но доведенных в учебниках до абсурда вещах. А чтобы «копаться глубже» Вам, Лена, нужен явно не мой ресурс.
      Понятно, что всё очень не просто даже в прокариотической клетке, основы регуляции транскрипции и трансляции в которой в школьных учебниках приводится. Механизм же регуляции работы генома (как единого целого) в эукариотических клетках еще на порядок сложнее.

      Ответить
      • Лена

        Вы знаете, именно Ваш ресурс, очень интересен, по каждой теме помимо общебиологических данных, Вы высказываете ещё своё мнение по каждой теме… Это делает из Вас не просто стандартного педагога, которые работают по шаблону, а интеллектуального педагога, именно своими размышлениями и сопоставлениями Вы и помогаете сформировать биологическое мышление у нынешних абитуриентов и заставляете их, в первую, очередь ДУМАТЬ, а не заучивать сухой материал. Спасибо за Вашу работу и за ответ.

        Ответить
        • Борис Садыков

          Спасибо, Лена, за отзыв, что так ярко сформулировали значение моей работы.

          Ответить
  2. Алексей

    Отличная статья, автор браво!

    Ответить
    • Борис Садыков

      Спасибо, Алексей! Уже пять лет статья «вопит«, что ферменты не просто катализаторы, но ни в учебниках, ни в тестовых заданиях, увы, ничего не меняется. Недавно встретил свою бывшую коллегу по работе, уже лет 20 как получила должность профессора на биофаке, преподает первокурсникам обшую биологию. И по белкам всё трафаретно: они строительный материал, энергетический и катализаторы…

      Ответить
  3. Надя

    Здравствуйте, Борис Фагимович! Помогите мне с задачей.
    Честно говоря даже не знала к какой статье оставить комментарий по поводу нее. Надеюсь она здесь уместна.
    Бактерии кишечной палочки содержат одну молекулу ДНК с молекулярной массой 2*10^9, а бактериофаг, паразитирующий в кишечной палочке, содержит тоже 1 молекулу ДНК, но с молекулярной массой 3*10^7 .
    Сколько видов белков может быть закодировано в бактериальной ДНК, если принять, что типичный белок состоит из 200 аминокислот?
    Сколько видов белка можно закодировать в бактериофаге?

    Ответить
    • Борис Садыков

      Здравствуйте, Надя! Эту задачу лучше было бы поместить к следующей статье «Биологические матрицы и биосинтез белка». Согласно триплетному генетическому коду на кодирование 1 молекулы белка из 200 аминокислот требуется 600 нуклеотидов (ОДНОЙ цепи ДНК). Если вся двухцепочечная молекула бактериальной ДНК весит 2*10^9 г/моль, то 1 цепь весит 1*10^9.
      По справочным данным находим, что молекулярная масса 1 нуклеотида равна 345 г/моль. Значит в одной цепи ДНК их будет 2898550 штук. Делим на 600 и получаем, что в данной цепи бактериальной ДНК находится информации (будто бы) о 4830 штуках белков. Пишу «будто бы» (хотя это и есть ответ для этой задачи), так как на самом деле примерно в 10 раз меньше (поскольку 90% всех нуклеотидов ДНК не несут информации о белках, а являются всевозможными регуляторными участками).
      В одной цепи ДНК бактериофага (с ММ равной 1,5*10^7) находится 43470 штук нуклеотидов. И если они все несут информацию о белках (что тоже абсолютно не верно), то в них может быть закодировано 72 белка.
      Надя, это пример очень плохо составленной задачи по молекулярной биологии. В экзаменационных тестах такого быть не должно. Где Вы на экзамене найдете цифру 345 (интернетом же пользоваться нельзя)? Все задачи на экзамене должны быть решаемыми исходя из имеющихся данных — это обязательное правило. И сами вопросы к этой задаче: сколько «видов» белков? Это полнейшая чушь. Мы никогда этого узнать не можем «сколько видов». Имелось то в виду вообще «сколько штук белков» может быть закодировано такой-то длиной ДНК.
      Надя, ко всем обращаюсь: не решайте задачи, добытые где-то на просторах инета, не тратьте на них свое время, а надо решать только задания ФИПИ.

      Ответить
    • Надежда

      Спасибо огромное за объяснение!
      Я бы, наверное,и не решала эту задачу, если бы ее в школе не задали на дом.

      Ответить
      • Борис Садыков

        А, понятно. Надя, Вы всё же на уроке, если будет возможность, проконсультируйтесь у учителя, почему она задает вам задание с неполным условием.

        Ответить
  4. Наталья

    Уважаемый Борис Фагимович, пожалуйста, объясните, как решать подобные задачи:
    При изучении структуры одного из транспортных белков выделенных из плазмы крови, было установлено, что
    1) в третичной структуре белка присутствует 5 дисульфидных мостиков.
    Кроме того обнаруживается ещё 4 свободных цистеиновых радикала.
    Остатки метионина составляют 2,09% от молекулярной массы белка, а вся сера 0,85%.
    Известно, что белок содержит 0,29% меди. Необходимо определить молекулярную массу этого белка.

    Ответить
    • Борис Садыков

      Наталья, к сожалению у меня нет ответа на Вашу задачу. Могу описать лишь частичный ход рассуждений для ее решения. Поскольку сказано про 5 дисульфидных мостиков в данной молекуле белка (а дисульфидные мостики образуются только между остатками аминокислоты цистеина), да плюс еще 4 свободных цистеиновых радикала, значит всего количество атомов S в молекулах цистеина данного белка равно 14 штук. Но это еще не вся S, так как часть атомов S будет находиться в аминокислоте метионине. Так как молекулярная масса 1 остатка метионина (пишут «остатка», так как при образовании пептидных связей между аминокислотами в молекуле белка отщепляется молекула воды), метионин минус вода = 131,21 гМоль, то можно составить систему двух уравнений. Примем искомую молекулярную массу белка за Х, а количество атомов S в метионине за У, то Х=(14+У)*100%:0,85% и Х=(131,21*У)*100%:2,09%. Но эти два уравнения составлены без учета информации о том, что данный белок содержит еще и атомы меди в количестве 0,29%, а «каким боком» сюда подключить еще и медь я не знаю.

      Ответить
      • Наталья

        Спасибо , я думаю про медь

        Ответить
  5. Sleepy

    Разве не очевидно, что они кодируются косвенно?
    Не помню точно, но определённо нам объясняли это в школе, обычной, биология профильным предметом не является, примерно в девятом классе.

    Ответить
    • Борис Садыков

      В том то и дело, УВАЖАЕМЫЙ, что для большинства не только учащихся после средней школы, но и для учителей биологии — это оказывается не очевидным. Статья то эта опубликована более полутора лет назад, на сайт заглянуло 150 тыс., интересующихся «устройством» живого, но Вы первым сказали, что это очевидно.
      Не помнить или не знать от чего зависит синтез органических веществ в клетке — это такие «мелочи» по сравнению с дремучим невежеством чиновников, журналистов, а, порой, и «ученых» (в школе то все учились), относительно того как вообще хранится и наследуется информация при росте и размножении организмов. По настоящему человечеству надо бояться загрязнения планеты отходами своего пребывания на Земле, «мирного атома» атомных электростанций», гонки вооружения, а не ГМО (вот навязываемые бредни: поели ГМ сою и из нас начинают прорастать соевые стебли).

      Ответить
  6. Катерина

    Вау! В тихом шоке…а ведь точно! Почему я сама до этого не догадалась?

    Ответить
    • Борис Садыков

      Не расстраивайтесь! Я же пишу, что за десятки лет мне ни один человек не смог ответить на этот вопрос.

      Ответить
Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *