В 1953 г. британский нейробиолог Фрэнсис Крик разработал модель двухспиральной структуры молекулы ДНК. Эта модель объяснила многие биологические феномены, такие как:

• Существование биологических молекул;

• Способ хранения и копирования информации об их структуре;

• Возможность изменения структуры генов в эволюции. В 1957 г. Фрэнсис Крик выдвинул центральную догму молекулярной биологии, согласно ей, ДНК является хранилищем информации о структуре белка, и посредником между ними является РНК6.

В 1961— 1965 гг. в процессе расшифровки генетического кода выяснилось, каким образом информация, хранящаяся на ДНК, кодирует белок.

К 1966 г. американский биохимик индийского происхождения Хар Корана и другие молекулярные биологи расшифровали генетический код.

В итоге сформировалось следующее определение молекулярной биологии – это наука:

• о механизмах хранения, воспроизведения, передачи и реализации генетической информации;

• о структуре и функциях белков.

Рассмотрев этапы развития молекулярной биологии, более предметно углубимся в эту науку и посмотрим, что такое гены и что такое белки.

Гены – это цепочки ДНК, но гены нам интересны не с точки зрения структур, а с точки зрения информации.

Любой живой организм состоит из органов, органы из тканей, ткани из клеток, а клетки из белков. Белки – это и ферменты, и гормоны, и мышечные волокна, и антитела, в общем, всё, из чего состоит клетка.

Белки – это рабочая сила, благодаря которой клетки выполняют свои функции.

В книге русского физиолога Юрия Сергеевича Ченцова «Введение в клеточную биологию» говорится, что клетка – это ограниченная активной липопротеидной мембраной упорядоченная система белков и их макромолекулярных комплексов, участвующих в единой совокупности обменных и энергетических процессов, осуществляющих поддержание и воспроизведение всей системы в целом.

Внутриклеточные структурные элементы представляют собой системы второго порядка. Ядро клетки является системой хранения, воспроизведения и реализации генетической информации, заключенной в ДНК хромосом.

Белки состоят из аминокислот. Ученые насчитывают 20 аминокислот, которые дают организму всё многообразие белков.

Последовательность аминокислот определяет форму белка. Форма белка определяет его функцию, например, гемоглобин способен переносить кислород благодаря своей форме.

Любое вещество (белок) взаимодействует с другими веществами благодаря рецепторам7, по принципу ключ-замок, потому что определённое вещество подходит к определённому рецептору как ключ к замку.

В ДНК белки зашифрованы в виде последовательностей нуклеотидов. Нуклеотиды – это органические соединения: Аденин, Гуанин, Цитозин и Тимин (А, Г, Ц, Т).

В РНК вместо тимина находится урацил. Аминокислоты кодируются последовательностью трёх нуклеотидов, например: Гуанин, Гуанин, Цитозин (ГГЦ), пример этой комбинации нуклеотидов называется аминокислота Глицин.

Если взять четыре нуклеотида и собрать все комбинации по три, получится 64 комбинации. Из которых 61 комбинация кодирует аминокислоты и ещё 3 комбинации – это стоп-кодоны, которые останавливают в системе копирование ДНК.

При делении клеток копируется ДНК, то есть, последовательность нуклеотидов, и другой клетке передаётся последовательность аминокислот прежнего организма, а так же информация обо всех белках.

ДНК – это двойная цепочка, которую при копировании разделяет специальный фермент на две цепочки, далее к цепочкам достраиваются пары, что в итоге даёт две новые ДНК.

Перенос информации с ДНК на РНК называется транскрипцией. РНК – это переносчик информации от ДНК к клетке, на ней копируется часть информации от ДНК, и по этой информации клетка в итоге понимает, каким образом ей работать.