Влияние окружающей среды на матричный биосинтез

Влияние окружающей среды на матричный биосинтез

На ранних этапах исследования синтеза одной дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) по информации с другой ДНК, затем рибонуклеиновой кислоты (РНК) по информации, которую хранит в себе ДНК и далее синтез белка по информации матричной РНК все эти процессы последовательного считывания сравнивали с получением отпечатков с типографских матриц. Поэтому запрограммированный с помощью нуклеиновых кислот (НК) процесс сборки новых цепей биополимеров называют матричным биосинтезом, а сами молекулы НК, используемые как программы в матричном биосинтезе, - матрицами. Но более уместно было бы сравнивать несущую информацию НК с лентой магнитофона на которую записана информация либо с дискетой.

Геном влияет не только на наш рост, цвет глаз, личные качества или продолжительность жизни, но и на вероятность развития сосудистых заболеваний, рака или психических болезней. Однако нарушения в организме могут вызывать также и факторы окружающей среды, такие как, например, ультрафиолетовое облучение, вредные вещества и стресс. 

«Невредимость» нашего наследственного материала, то есть ДНК, является важной предпосылкой для предотвращения развития рака, преждевременных процессов старения, а также дегенеративных нейрональных заболеваний. Однако ДНК постоянно повреждается под воздействием факторов окружающей среды, таких как, например, ультрафиолетовое облучение, определенные химикалии или лекарства. Кроме того, на наследственный материал негативно влияют даже обычные процессы обмена веществ. 

Когда организм подвергается сильному воздействию факторов окружающей среды, могут происходить структурные изменения в ДНК, такие как разрыв одной из нитей. Механизмы ремонта клеток используются для устранения возникающих повреждений. Если повреждение ДНК слишком большое, клетка запускает программу саморазрушения (апоптоз). Но даже ремонт не всегда проходит безупречно. Если клетка не справляется, может происходить накопление мутаций и развитие разных заболеваний.

Физические и химические факторы окружающей среды вызывают в ДНК повреждения четырех типов. Поврежденные участки могут быть подвергнуты репарации, замещены путем рекомбинации или остаться без изменений. В последнем случае возникают мутации, потенциально ведущие к гибели клетки.

Различные факторы, такие как (повышение температуры выше 80 С, изменение рН и ионной силы, действие мочевины и др.) нарушающие водородные связи, вызывают денатурацию ДНК, т.е. изменение пространственного расположения цепей ДНК без разрыва ковалентных связей. Двойная спираль ДНК при денатурации полностью или частично разделяется на составляющие цепи. При денатурации уменьшается также высокая вязкость, присущая растворам нативной ДНК.

«Расплетение» каждой ДНК на составляющие ее цепи осуществляется в пределах определенного интервала температур. Средняя точка этого интервала называется температурой плавления. Температура плавления ДНК зависит в стандартных условиях (определенная рН и ионная сила) от соотношения азотистых оснований. Г-Ц пары, содержащие три водородные связи, более прочные, поэтому, чем больше в ДНК содержание Г-Ц пар, тем выше температура плавления.