Двойная спираль ДНК(Крик, Уотсон, Уилкинс)

                                         Оглавление

1. Введение…………………………………………………………………2
2. Морис Хьюг Фредерик Уилкинс……………………………………3-4
3. Джеймс Дьюи Уотсон…………………………………………………4-5
4. Френсис Гарри Комптон Крик………………………………………5-6
5. Совместные труды……………………………………………………6-8
6. Заключение………………………………………………………………8
7. Список литературы……………………………………………………...9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                               1. Введение

Из всего, что нас окружает, самой необъяснимой кажется жизнь.  Мы привыкли, что она всегда вокруг нас и в нас самих, и потеряли способность удивляться.  Но  только взгляните на деревья, цветы, птиц, насекомых. Вы никогда не задавались вопросом, есть ли что-то общее между всеми живыми существами, будь то человек или невидимый глазом микроб? Что определяет преемственность жизни, её возрождение вновь и вновь из поколения в поколение? Этими вопросами интересовались ещё с древних времен, но только во второй половине XX века удалось получить на них ответы.

Ключом к тайне жизни стало открытие нуклеиновых кислот в 1869г.          швейцарским биохимиком Фридрихом Мишером(1844-1895). Из остатков клеток, содержавшихся в гное, он выделил вещество, в состав которого входит азот и фосфор. Ученый назвал это вещество нуклеином, полагая, что оно находится только в ядрах клеток. Позднее небелковая часть этого вещества была названа нуклеиновой кислотой.

В природе существует нуклеиновые кислоты двух типов, различающиеся по составу, строению и функциям. ни являются важнейшими биополимерами, определяющими основные свойства жизни. Одна из них содержит углеводный компонент дезоксирибозу и названа дезоксирибонуклеиновой кислотой(ДНК). Другая содержит рибозу и названа рибонуклеиновой кислотой(РНК).

ДНК-это полимерная молекула, состоящая из тысяч или даже сотен тысяч мономеров - дезоксирибонуклеотидов. Её изучением и занимались английский биофизик Морис Хью Уилкинс, американский ученый в области молекулярной биологии Джеймс Уотсон и английский физик, также работающий в области молекулярной биологии, Френсис Крик, о которых далее я расскажу более подробно.

 

 

2.Морис Хьюг Фредерик Уилкинс(15 декабря 1916 – 5 октября 2004).

Английский биофизик Морис Хьюг Фредерик Уилкинс родился в Понгароа (Новая Зеландия). Его мать, Эвелин (Виттейкер) Уилкинс, эмигрировала из Ирландии. Отца, Эдгара Генри Уилкинса, школьного доктора, очень привлекала исследовательская работа, но у него было мало времени для занятий ею. В возрасте 6 лет Морис был отправлен в Бирмингем (Англия) для обучения в школе имени короля Эдуарда. В 1934 г. он был зачислен в колледж св. Джона (Кембридж) для изучения физики. После получения степени бакалавра искусств в l938 г. Уилкинс устроился в министерство внутренней безопасности и самолетостроения. По поручению министерства он выполнял исследования по радарам в Бирмингемском университете и в 1940 г. получил звание доктора философии, защитив диссертацию по люминесценции кристаллов, вызванной перемещением электронов. Эта работа явилась вкладом в дело совершенствования радарных установок.

Вслед за этим Уилкинс был переведен в группу английских исследователей, работавших над проблемой разделения изотопов урана с целью создания атомного оружия. В 1944 г. он был направлен в США для участия в разработке Манхэттенского проекта. Уилкинс был командирован в Калифорнийский университет в Беркли. Именно в это время он прочел книгу Эрвина Шрёдингера «Что такое жизнь? Физические аспекты живой клетки» («What is Life? The Physical Aspects of the Living Cell»), которая была опубликована незадолго до этого. Шрёдингер, физик по профессии, высказал идею о том, что с помощью квантовой физики можно понять биологическое развитие, а через это осознать саму жизнь. Как и многие молодые ученые его времени, Уилкинс испытал большое влияние этой идеи и в результате, как он вспоминал позднее, «заинтересовался исследованиями в области биологии».

Удобный случай испытать свои силы представился после войны, в 1945 г., когда Д.Т. Рэндал, один из его первых профессоров в Бирмингемском университете, пригласил Уилкинса на должность преподавателя физики во вновь образованный исследовательский отдел биофизики в университете Сент-Андруса (Шотландия), который был переведен в Королевский колледж Лондонского университета. Уилкинс присоединился к работе Совета по медицинским исследованиям и начал изучение дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), обеспечивающей воспроизведение клеток в живых организмах.

Уилкинс пытался найти методы, которые позволили бы установить сложную химическую структуру молекулы ДНК. Вначале для изучения структуры ДНК он применил ультразвуковые методы – ультрафиолетовую микрокопию. Позднее, изучая клеточный материал под микроскопом, он увидел «тонкую и почти незаметную нить ДНК... располагающуюся в виде волокна паутины». Вместе с Розалин Франклин, коллегой по Королевскому колледжу, Уилкинс подверг образцы ДНК рентгеновскому дифракционному анализу, используемому для определения химической структуры молекул. Полученные результаты показали, что молекула ДНК имеет форму двойной спирали, напоминающую винтовую лестницу.

 

3.Джеймс Девью Уотсон(6 апреля 1928 – наст. время, Чикаго, Иллинойс)

С детства, благодаря отцу, Джеймс был зачарован наблюдениями за жизнью птиц.  Благодаря либеральной политике президента Чикагского университета Роберта Хатчинса он поступил в университет в возрасте 15 лет. Прочитав книгу Эрвина Шрёдингера «Что такое жизнь? Физические аспекты живой клетки»,  Уотсон изменил свои профессиональные интересы с изучения орнитологии на изучение генетики. В 1947 году получил степень бакалавра зоологии в Чикагском университете. В 1947-1951 годах учился в магистратуре и аспирантуре Индианского университета в Блумингтоне. В 1951 году поступил в Кавендишскую лабораторию Кембриджского университета, где изучал структуру белков. Там познакомился с физиком Фрэнсисом Криком, который интересовался биологией. В 1956-1976 годах сотрудник Гарвардского университета. На протяжении 25 лет руководил научным институтом Колд Спринг Харбор, где вел исследования генетики рака. С 1989 года по 1992 год — организатор и руководитель проекта «Геном человека» по расшифровке последовательности человеческой ДНК.

Уотсон - первый человек, чей геном полностью расшифрован. Исследование ДНК Джеймса Уотсона обнаружило замедленный вывод некоторых медицинских препаратов из организма, и другие персональные особенности метаболизма, и высокую концентрацию африканских и, в меньшей мере, азиатских генов. Позже было высказано мнение, что анализ генома содержал существенные ошибки.

 

4.Френсис Гарри Комптон Крик(8 июня 1916, Нортгемптон, Англия – 28 июля 2004, Сан-Диего, Калифорния, США)

Английский молекулярный биолог (на фото справа). Родился в Нортгемптоне в семье обувного фабриканта. Будучи студентом школы Милл-Хилл, Крик проявил большой интерес к физике, химии и математике. В 1934 г. он поступил в Университетский колледж в Лондоне для изучения физики и окончил его через три года, получив звание бакалавра естественных наук. Завершая образование в Университетском колледже, К. рассматривал вопросы вязкости воды при высоких температурах; эта работа была прервана в 1939 г. разразившейся второй мировой войной.

В военные годы К. занимался созданием мин в научно-исследовательской лаборатории Военно-морского министерства Великобритании. В течение двух лет после окончания войны он продолжал работать в этом министерстве и именно тогда прочитал известную книгу Эрвина Шрёдингера «Что такое жизнь? Физические аспекты живой клетки»  вышедшую в свет в 1944 г.

Идеи, изложенные в книге, настолько повлияли на Френсиса Крика, что он, намереваясь заняться физикой частиц, переключился на биологию. При поддержке Арчибалда В. Хилла он получил стипендию Совета по медицинским исследованиям и в 1947 г. начал работать в Стрэнджвейской лаборатории в Кембридже. Здесь он изучал биологию, органическую химию и методы рентгеновской дифракции, используемые для определения пространственной структуры молекул. Его познания в биологии значительно расширились после перехода в 1949 г. в Кавендишскую лабораторию в Кембридже – один из мировых центров молекулярной биологии. Крик исследовал молекулярную структуру белков, в связи с чем у него возник интерес к генетическому коду последовательности аминокислот в белковых молекулах. Изучая вопрос, определенный им как «граница между живым и неживым», Крик пытался найти химическую основу генетики, которая, как он предполагал, могла быть заложена в дезоксирибонуклеиновой кислоте (ДНК).

В 1951г. он знакомится с Д. Уотсоном. Впоследствии у них установились тесные творческие контакты. 

 

 

5.Совместные труды.

Уилкинс и Франклин поделились своими данными с Фрэнсисом Криком и Джеймсом Д. Уотсоном, двумя исследователями из Кавендишской лаборатории Кембриджского Университета, которые пытались определить структуру ДНК. В 1953 г. эти ученые предложили трехмерную структуру молекулы ДНК. Согласно их модели, двойная спираль молекулы ДНК состоит из двух цепей дезоксирибозофосфата (чередующихся единиц моносахарида и фосфата), соединенных парами азотистых оснований внутри спирали. Аденин находится в паре с тимином, гуанин – с цитозином, а основания соединены друг с другом водородными связями. Модель Крика – Уотсона позволила ученым объяснить процесс репликации самой ДНК. Две цепи молекулы ДНК отделяются друг от друга в местах водородных связей наподобие расстегивания застежки-молнии. Затем против каждой из исходных половин происходит синтез новой молекулы ДНК, при этом последовательность оснований выполняет функции кода для формирования новых молекул ДНК.

Уилкинс, Крик и Уотсон получили Нобелевские премии по физиологии и медицине 1962 г. «за открытия, касающиеся молекулярной структуры нуклеиновых кислот и их значения для передачи информации в живой материи».  Розалинд Франклин, которая получила рентгенограммы, без которых Уотсон и Крик не имели бы возможность сделать выводы о структуре ДНК, умерла в 1958 г. от рака и не получила Нобелевскую премию, так как её не дают посмертно.

С 1955 по 1970 г. Уилкинс работал заместителем директора, а с 1970 по 1972 г. – директором биофизического отдела Центра медицинских исследований Королевского колледжа. Затем он был назначен директором отдела нейробиологии, в котором с 1974 по 1980 г. возглавлял отдел клеточной биофизики. В 1981 г. ему присвоили звание заслуженного профессора Королевского колледжа. Помимо исследований молекулярной структуры нуклеиновых кислот, Уилкинс изучал строение мембран нервных клеток.

В 1962 Ф. Крик стал заведующим биологической лаборатории Кембриджского университета и иностранным членом Совета Солковского института в Сан-Диего (штат Калифорния). В 1977 г. он переехал в Сан-Диего, получив приглашение на должность профессора. В Солковском институте К. проводил исследования в области нейробиологии, в частности изучал механизмы зрения и сновидений.

Джеймс Уотсон в 2007 году высказался в пользу того, что представители разных рас имеют различные интеллектуальные способности, что обусловлено генетически. В связи с нарушением политкорректности от него потребовали публичных извинений, а в октябре 2007 года Уотсон официально ушел с поста руководителя лаборатории, где он работал. Вместе с тем он продолжает руководить исследованиями в той же лаборатории. В 2008 году приезжал в Москву, где выступал с публичной лекцией в Московском государственном университете. Сейчас работает над поиском генов психических заболеваний. Джеймс Уотсон Написал Книгу "Избегайте занудства". В ней описывается весь его жизненный путь, с детства и до сегодняшних дней.

 

6.Заключение

Расшифровка структуры ДНК (1953 г.) стала одним из поворотных моментов в истории биологии. Открытие генетического кода, явилось завершающим этапом развития теории гена как элементарной основы наследственности. Были получены данные о химической природе гена, механизме передачи наследственной информации, которая содержится в гене в виде последовательности нуклеотидов, наконец, о механизме реализации генетической информации, в которой закодирована структура всех белков любого организма и которая расшифровывается с помощью генетического кода.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы.

1. Общая биология / Под редакцией профессора А. О. Рувинского, академика В. К. Шумного и профессора Г. М. Дымщица, М.: Просвещение, 1995.
2. Век ДНК / М.Д. Франк-Каменецкий. – М.: Университет, 2004.

3. Лауреаты Нобелевской премии: Энциклопедия: Пер. с англ.– М.: Прогресс, 1992.