Дезоксирибонуклеиновую кислоту можно сравнить о телеграфной лентой, на которой записана вся информация, необходимая клетке для ее существования, нормальной работы, размножения. Мы еще разберем подробнее, как хранится эта информация. Сейчас же скажем, что для записи всего огромного многообразия признаков, которые хранятся в каждой клетке организма, понадобится не одна тысяча фраз. Но фразы состоят из слов, а слова — из букв. Вот об этих буквах, из которых складываются слова и фразы наследственной записи, мы и хотим сейчас поговорить. Поскольку вся информация записана на длинных молекулах ДНК, которые мы сравнили с телеграфной лентой, сейчас мы затронем только эту кислоту.
Посмотрите на эту страницу. На ней имеется информация (в данном случае — некоторая информация о ДНК), которая выражена в конечном счете самыми мелкими единицами — буквами русского алфавита. Но каждая буква не есть какой-то неделимый элементарный знак, она состоит из нескольких черточек, которые и придают ей особое, только этой букве присущее начертание. Например, из трех черточек, располагая каждый раз две из них одинаковым манером, а третью — иначе, можно составить три различные буквы: Н, П, И.
Примерно такую же картину мы видим и в записи наследственных признаков. Каждая элементарная буковка наследственной записи состоит из трех частей, причем две части — две черточки каждой буквы — одинаковы. Одна из этих черточек — дезокси-рибоза. Это углевод, содержащий пять атомов углерода и три гидроксила; в молекуле ДНК дезоксирибоза присутствует в циклической форме. Вторая палочка, общая для всех «букв» — остаток фосфорной кислоты НРОГ. Наконец, третья палочка, которая и придает букве специфический вид, так что эту букву уже не спутаешь ни с какой другой,— это азотистое основание. Азотистых оснований известно четыре. Два из них (аденин и гуанин) — это производные пурина, а два других (тимин и цитозин)—производные пиримидина.
Пуриновые основания
Тут нужно заметить, что гуанин, тимин и цитозин могут существовать в двух таутомерных формах. В ДНК всегда присутствует форма с кетонной группой С=0, а не с гидроксилом ОН..
Как же собрать из отдельных черточек буквы?
Первая палочка — основание. Присоединим к нему через один из атомов азота сахар дезоксирибозу (вторая палочка). Получим так называемый нуклеозид. Это две трети нашей буквы. Добавим третью палочку — к одному из гидроксилов дезоксирибозы присоединим остаток фосфорной кислоты. Получим целиком всю букву, которая называется нуклеотидом.
Вот как «складываем» буквы ДНК из отдельных частей:
(Основание-}- Дезоксирибоза = Нуклеозид) 4-Фосфат = Нуклеотид (Аденин 4 Дезоксирибоза = Дезоксиаденозин) + Фосфат = Дезоксиадениловая кислота (А) (Гуанин 4 Дезоксирибоза = Дезоксигуаиозин) + Фосфат = Дезоксигуаниловая кислота (Г).
Приведем для примера формулы нуклеозида и нуклеотида. Нуклеозид дезоксиаденозин (а)—это еще только две трети «буквы» А; дезоксиадениловая кислота (б)—это уже целая буква А в наследственной записи:
В русском алфавите 33 буквы, в латинском — 25, арабский алфавит включает 28 букв. В алфавите наследственной записи всего 4 буквы: А, Г, Т, Ц (по начальной букве русского названия соответствующего азотистого основания). Не мало ли? Не обидела ли себя природа?
Но вспомним — в азбуке Морзе только два знака: точка и тире. В «алфавите», которым пользуются электронно-вычислительные машины, вся информация, поступающая и выходящая из машины, также записывается на двухбуквенном языке (эти буквы можно обозначить по-разному, не меняя сути: «да» и «нет» или «О» и «1»). Так что, как видим, любую информацию можно прекрасно записывать, обходясь при этом двумя «буквами», тем более — четырьмя.