Читаем The Epigenetics Revolution полностью

The 50,000,000,000,000 or so cells in a human body are all the result of perfect replication of DNA, time after time after time, whenever cells divide after the formation of that single-cell zygote from Chapter 1. This is all the more impressive when we realise just how much DNA has to be reproduced each time one cell divides to form two daughter cells. Each cell contains six billion base-pairs of DNA (half originally came from your father and half from your mother). This sequence of six billion base-pairs is what we call the genome. So every single cell division in the human body was the result of copying 6,000,000,000 bases of DNA. Using the same type of calculation as in Chapter 1, if we count one base-pair every second without stopping, it would take a mere 190 years to count all the bases in the genome of a cell. When we consider that a baby is born just nine months after the creation of the single-celled zygote, we can see that our cells must be able to replicate DNA really fast.

The three billion base-pairs we inherit from each parent aren’t formed of one long string of DNA. They are arranged into smaller bundles, which are the chromosomes. We’ll delve deeper into these in Chapter 9.

Reading the script

Let’s go back to the more fundamental question of what these six billion base-pairs of DNA actually do, and how the script works. More specifically how can a code that only has four letters (A, C, G and T) create the thousands and thousands of different proteins found in our cells? The answer is surprisingly elegant. It could be described as the modular paradigm of molecular biology but it’s probably far more useful to think of it as Lego.

Lego used to have a great advertising slogan ‘It’s a new toy every day’, and it was very accurate. A large box of Lego contains a limited number of designs, essentially a fairly small range of bricks of certain shapes, sizes and colours. Yet it’s possible to use these bricks to create models of everything from ducks to houses, and from planes to hippos. Proteins are rather like that. The ‘bricks’ in proteins are quite small molecules called amino acids, and there are twenty standard amino acids (different Lego bricks) in our cells. But these twenty amino acids can be joined together in an incredible array of combinations of all sorts of diversity and length, to create an enormous number of proteins.

That still leaves the problem of how even as few as twenty amino acids can be encoded by just four bases in DNA. The way this works is that the cell machinery ‘reads’ DNA in blocks of three base-pairs at a time. Each block of three is known as a codon and may be AAA, or GCG or any other combination of A, C, G and T. From just four bases it’s possible to create sixty-four different codons, more than enough for the twenty amino acids. Some amino acids are coded for by more than one codon. For example, the amino acid called lysine is coded for by AAA and AAG. A few codons don’t code for amino acids at all. Instead they act as signals to tell the cellular machinery that it’s at the end of a protein-coding sequence. These are referred to as stop codons.

How exactly does the DNA in our chromosomes act as a script for producing proteins? It does it through an intermediary protein, a molecule called messenger RNA (mRNA). mRNA is very like DNA although it does differ in a few significant details. Its backbone is slightly different from DNA (hence RNA, which stands for ribonucleic acid rather than deoxyribonucleic acid); it is single-stranded (only one backbone); it replaces the T base with a very similar but slightly different one called U (we don’t need to go into the reason it does this here). When a particular DNA stretch is ‘read’ so that a protein can be produced using that bit of script, a huge complex of proteins unzips the right piece of DNA and makes mRNA copies. The complex uses the base-pairing principle to make perfect mRNA copies. The mRNA molecules are then used as temporary templates at specialised structures in the cell that produce protein. These read the three letter codon code and stitch together the right amino acids to form the longer protein chains. There is of course a lot more to it than all this, but that’s probably sufficient detail.

Перейти на страницу:

Похожие книги

Происхождение мозга
Происхождение мозга

Описаны принципы строения и физиологии мозга животных. На основе морфофункционального анализа реконструированы основные этапы эволюции нервной системы. Сформулированы причины, механизмы и условия появления нервных клеток, простых нервных сетей и нервных систем беспозвоночных. Представлена эволюционная теория переходных сред как основа для разработки нейробиологических моделей происхождения хордовых, первичноводных позвоночных, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих. Изложены причины возникновения нервных систем различных архетипов и их роль в определении стратегий поведения животных. Приведены примеры использования нейробиологических законов для реконструкции путей эволюции позвоночных и беспозвоночных животных, а также основные принципы адаптивной эволюции нервной системы и поведения.Монография предназначена для зоологов, психологов, студентов биологических специальностей и всех, кто интересуется проблемами эволюции нервной системы и поведения животных.

Сергей Вячеславович Савельев , Сергей Савельев

Биология, биофизика, биохимия / Зоология / Биология / Образование и наука
Энергия, секс, самоубийство. Митохондрии и смысл жизни
Энергия, секс, самоубийство. Митохондрии и смысл жизни

Испокон веков люди обращали взоры к звездам и размышляли, почему мы здесь и одни ли мы во Вселенной. Нам свойственно задумываться о том, почему существуют растения и животные, откуда мы пришли, кто были наши предки и что ждет нас впереди. Пусть ответ на главный вопрос жизни, Вселенной и вообще всего не 42, как утверждал когда-то Дуглас Адамс, но он не менее краток и загадочен — митохондрии.Они показывают нам, как возникла жизнь на нашей планете. Они объясняют, почему бактерии так долго царили на ней и почему эволюция, скорее всего, не поднялась выше уровня бактериальной слизи нигде во Вселенной. Они позволяют понять, как возникли первые сложные клетки и как земная жизнь взошла по лестнице восходящей сложности к вершинам славы. Они показывают нам, почему возникли теплокровные существа, стряхнувшие оковы окружающей среды; почему существуют мужчины и женщины, почему мы влюбляемся и заводим детей. Они говорят нам, почему наши дни в этом мире сочтены, почему мы стареем и умираем. Они могут подсказать нам лучший способ провести закатные годы жизни, избежав старости как обузы и проклятия. Может быть, митохондрии и не объясняют смысл жизни, но, по крайней мере, показывают, что она собой представляет. А разве можно понять смысл жизни, не зная, как она устроена?16+

Ник Лэйн

Биология, биофизика, биохимия / Биология / Образование и наука
Взаимопомощь как фактор эволюции
Взаимопомощь как фактор эволюции

Труд известного теоретика и организатора анархизма Петра Алексеевича Кропоткина. После 1917 года печатался лишь фрагментарно в нескольких сборниках, в частности, в книге "Анархия".В области биологии идеи Кропоткина о взаимопомощи как факторе эволюции, об отсутствии внутривидовой борьбы представляли собой развитие одного из важных направлений дарвинизма. Свое учение о взаимной помощи и поддержке, об отсутствии внутривидовой борьбы Кропоткин перенес и на общественную жизнь. Наряду с этим он признавал, что как биологическая, так и социальная жизнь проникнута началом борьбы. Но социальная борьба плодотворна и прогрессивна только тогда, когда она помогает возникновению новых форм, основанных на принципах справедливости и солидарности. Сформулированный ученым закон взаимной помощи лег в основу его этического учения, которое он развил в своем незавершенном труде "Этика".

Петр Алексеевич Кропоткин

Культурология / Биология, биофизика, биохимия / Политика / Биология / Образование и наука
Основы психофизиологии
Основы психофизиологии

В учебнике «Основы психофизиологии» раскрыты все темы, составляющие в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования содержание курса по психофизиологии, и дополнительно те вопросы, которые представляют собой «точки роста» и привлекают значительное внимание исследователей. В учебнике описаны основные методологические подходы и методы, разработанные как в отечественной, так и в зарубежной психофизиологии, последние достижения этой науки.Настоящий учебник, который отражает современное состояние психофизиологии во всей её полноте, предназначен студентам, аспирантам, научным сотрудникам, а также всем тем, кто интересуется методологией науки, психологией, психофизиологией, нейронауками, методами и результатами объективного изучения психики.

Игорь Сергеевич Дикий , Людмила Александровна Дикая , Юрий Александров , Юрий Иосифович Александров

Детская образовательная литература / Биология, биофизика, биохимия / Биология / Книги Для Детей / Образование и наука