Реферат: Лайнус Карл Полинг : "Как жить долго и быть здоровым"

Муниципальная средняя школа №8

Реферат

на тему:

Лайнус Карл Полинг
«Как жить долго и быть здоровым»<img src="/cache/referats/4877/image002.jpg" v:shapes="_x0000_i1025">

Выполнила:
ученица 11 Б класса
Шарова Ольга

Утвердил:
учитель биологии
Кузнецова Л. А.

Кострома 2001 год.

Содержание:

TOC o «1-1» h z t«Заголовок 3;2» Введение. PAGEREF _Toc513908796 h 3

Биография. PAGEREF _Toc513908797 h 4

Материальный носитель. PAGEREF _Toc513908798 h11

Двойная спираль ДНК… PAGEREF _Toc513908799 h14

«Крик и Гам»… PAGEREF _Toc513908800 h19

Человек и другие мутанты… PAGEREF _Toc513908801 h24

Немного биохимии… PAGEREF _Toc513908802 h26

От рака до сенной лихорадки. PAGEREF _Toc513908803 h27

Суточная доза по Минздраву ипо горилле… PAGEREF _Toc513908804 h 29

Заключение. PAGEREF _Toc513908805 h 34

Литература. PAGEREF _Toc513908806 h 35

<img src="/cache/referats/4877/image003.jpg" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1030">«Жизнь — это не свойство какой-либо
одной молекулы, а скорее результат взаимодействия между молекулами»

Лайнус Полинг Введение

«ОННАСТОЯЩИЙ гений!» — Альберт Эйнштейн о Лайнусе Полинге".Телевизионный рекламный ролик вот уже, наверное, месяца два напоминает нам о100-летии со дня рождения действительно незаурядного американского ученого.Однако в такое бескорыстие рекламодателей верится с трудом. В конце концов,почему бы не напомнить о дне рождения самого Альберта Эйнштейна (14 марта 1879г.). Да мало ли еще достойных имен в мире науки! Почему же все-таки Лайнус КарлПолинг?

Полинг,Крик и Уотсон возможно не осознавали в свое время, что их работы подвели кпорогу новой эры в биологической науке. К моменту открытия двойной спиралибиология, и химия были в первую очередь ремеслом, искусством практики. Этинауки создавались небольшими группами людей в основном в рамках академическихисследований. Но семена перемен были уже посеяны. Благодаря ряду открытий вобласти лекарственных средств, и в первую очередь благодаря открытиям вакциныпротив полиомелита и пенициллина, наука биологияподошла вплотную к тому, чтобы стать отраслью промышленности.

Сегоднятакие области, как органическая химия, молекулярная биология и основныеисследования по созданию лекарственных препаратов перестали быть делом небольшогочисла «ремесленников»; они превратились в промышленное производство.Академические исследования еще продолжаются, однако же, явно большая частьисследователей и финансов, выделяемых на исследования, сосредоточены вфармацевтической промышленности. Союз науки с промышленностью, по меньшей мере,непрост. С одной стороны, фармацевтические компании в состоянии финансировать исследованияв объемах, о которых академические институты могут только мечтать. С другойстороны, это финансирование направляется только в темы, представляющие длякомпаний интерес. Судите сами, что предпочтет профинансировать фармацевтическаякомпания: исследования в области поисков способов излечения болезни, или исследования.

<img src="/cache/referats/4877/image005.jpg" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1031">Биография

Американскийхимик Лайнус Карл Полинг (Паулинг) родился в Портленде (штат Орегон), в семьеЛьюси Айзабелл (Дарлинг) Полинг и Хермана Хенри Уильяма Полинга, фармацевта.Полинг-старший умер, когда его сыну исполнилось 9 лет. Полинг с детстваувлекался наукой. Вначале он собирал насекомых и минералы. В 13-летнем возрастеодин из друзей Полинг приобщил его к химии, и будущий ученый начал ставитьопыты. Делал он это дома, а посуду для опытов брал у матери на кухне. Лайнуспосещал Вашингтонскую среднюю школу в Портленде, но не получил аттестатазрелости. Тем не менее, он записался в Орегонский государственныйсельскохозяйственный колледж (позже он стал Орегонским государственнымуниверситетом) в Корваллисе, где изучал главным образом химическую технологию,химию и физику. Чтобы поддержать материально себя и мать, он подрабатывалмытьем посуды и сортировкой бумаги. Когда Полинг учился на предпоследнем курсе,его как на редкость одаренного студента приняли на работу ассистентом на кафедруколичественного анализа. На последнем курсе он стал ассистентом по химии, механикеи материалам. Получив в 1922 г. степень бакалавра естественных наук вобласти химической технологии, Полинг приступил к подготовке докторской диссертациипо химии в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене.

Полингбыл первым в Калифорнийском технологическом институте, кто по окончании этоговысшего учебного заведения сразу стал работать ассистентом, а затем преподавателемна кафедре химии. В 1925 г. ему была присуждена докторская степень похимии summa cum laude (с наивысшей похвалой. – лат.). В течение последующихдвух лет он работал исследователем и был членом Национальногонаучно-исследовательского совета при Калифорнийском технологическом институте.В 1927 г. П. получил звание ассистент-профессора, в 1929 –адъюнкт-профессора, а в 1931 г. – профессора химии.

Работаявсе эти годы исследователем, Полинг стал специалистом по рентгеновскойкристаллографии – прохождению рентгеновских лучей через кристалл с образованиемхарактерного рисунка, по которому можно судить об атомной структуре данного вещества.Применяя этот метод, Лайнус изучал природу химических связей в бензоле и другихароматических соединениях (соединениях, которые, как правило, содержат одно илинесколько бензольных колец и обладают ароматичностью). Стипендия Гуггенхеймапозволила ему провести учебный год за изучением квантовой механики у АрнольдаЗоммерфельда в Мюнхене, ЭрвинаШредингера в Цюрихе и у НильсаБора в Копенгагене. Созданной Шредингером в 1926 г. квантовоймеханике, которая была названа волновой механикой, и изложенному ВольфгангомПаули в 1925 г. принципу запрета предстояло оказать глубокое влияние наизучение химических связей.

В1928 г. Полинг выдвинул свою теорию резонанса, или гибридизации,химических связей в ароматических соединениях, которая основывалась напочерпнутой из квантовой механики концепции электронных орбиталей. В болеестарой модели бензола, которая время от времени еще использовалась для удобства,три из шести химических связей (связывающих электронные пары) между смежными атомамиуглерода были одинарными связями, а остальные три – двойными. Одинарные идвойные связи чередовались в бензольном кольце. Таким образом, бензол могобладать двумя возможными структурами в зависимости от того, какие связи былиодинарными, а какие – двойными. Известно было, однако, что двойные связикороче, чем одинарные, а дифракция рентгеновских лучей показывала, что всесвязи в молекуле углерода имеют равную длину. Теория резонанса утверждала, чтовсе связи между атомами углерода в бензольном кольце были промежуточными похарактеру между одинарными и двойными связями. Согласно модели Полинга,бензольные кольца можно рассматривать как гибриды их возможных структур. Эта концепцияоказалась чрезвычайно полезной для предсказания свойств ароматическихсоединений.

Втечение последующих нескольких лет Лайнус продолжал изучать физико-химическиесвойства молекул, особенно связанных с резонансом. В 1934 г. он обратилвнимание на биохимию, в частности на биохимию белков. Совместно сА.E. Мирски он сформулировал теорию строения и функции белка, вместе сЧ.Д. Корвеллом изучал влияние оксигенирования (насыщения кислородом) намагнитные свойства гемоглобина, кислородсодержащего белка в красных кровяныхклетках.

Когдав 1936 г. умер Арту Нойес, Полинг был назначен деканом факультета химии ихимической технологии и директором химических лабораторий Гейтса и Креллина в Калифорнийскомтехнологическом институте. Находясь на этих административных должностях, он положилначало изучению атомной и молекулярной структуры белков и аминокислот (мономеров,из которых состоят белки) с применением рентгеновской кристаллографии, а вучебном 1937-1938 гг. был лектором по химии в Корнеллском университете в Итаке(штат Нью-Йорк).

В1942 г. ему и его коллегам, получив первые искусственные антитела, удалосьизменить химическую структуру некоторых содержащихся в крови белков, известныхкак глобулины. Антитела представляют собой молекулы глобулина, выработанные специальнымиклетками в ответ на вторжение в тело антигенов (чуждых веществ), таких, каквирусы, бактерии и токсины. Антитело сочетается с особым видом антигена, которыйстимулирует его образование. Полинг выдвинул верный постулат, что трехмерныеструктуры антигена и его антитела комплементарны и, таким образом, «несутответственность» за образование комплекса антиген – антитело. В 1947 г. они Джордж У. Бидл получили субсидию для проведения рассчитанных на пять летисследований механизма, с помощью которого вирус полиомиелита разрушает нервныеклетки. В течение следующего года Полинг занимал должность профессора Оксфордскогоуниверситета.

Работанад серповидноклеточной анемией началась в 1949 г., когда он узнал, чтокрасные кровяные клетки больных этой наследственной болезнью становятся серповиднымитолько в венозной крови, где низок уровень содержания кислорода. На основезнания химии гемоглобина П. немедленно выдвинул предположение, что серповиднаяформа красных клеток вызывается генетическим дефектом в глубине клеточного гемоглобина.(Молекула гемоглобина состоит из железопорфирина, который называется гема, ибелка глобина.) Это предположение – наглядное свидетельство удивительнойнаучной интуиции, столь характерной для Полинга. Три года спустя ученому удалосьдоказать, что нормальный гемоглобин и гемоглобин, взятый у больныхсерповидноклеточной анемией, можно различать с помощью электрофореза, методаразделения различных белков в смеси. Сделанное открытие подтвердило убеждениеП. в том, что причина аномалии кроется в белковой части молекулы.

В1951 г. П. и Р.Б. Кори опубликовали первое законченное описаниемолекулярной структуры белков. Это был результат исследований, длившихся долгих14 лет. Применяя методы рентгеновской кристаллографии для анализа белков в волосах,шерсти, мускулах, ногтях и других биологических тканях, они обнаружили, чтоцепи аминокислот в белке закручены одна вокруг другой таким образом, чтообразуют спираль. Это описание трехмерной структуры белков ознаменовало крупныйпрогресс в биохимии.

Ноне все научные начинания Лайнуса оказывались успешными. В начале 50-х гг.он сосредоточил свое внимание на дезоксирибонуклеиновой кислоте (ДНК) – биологическоймолекуле, которая содержит генетический код. В 1953 г., когда ученые вразных странах мира пытались установить структуру ДНК, П. опубликовал статью, вкоторой описывал эту структуру как тройную спираль, что не соответствуетдействительности. Несколько месяцев спустя Фрэнсис Крик и Джеймс Д. Уотсонопубликовали свою ставшую знаменитой статью, в которой молекула ДНК описываласькак двойная спираль.

В 1954 г. Полингу была присуждена Нобелевская премия по химии«за исследование природы химической связи и ее применение для определенияструктуры соединений».

В своей Нобелевской лекции Полинг предсказал,что будущие химики станут «опираться на новую структурную химию, в т. ч. наточно определенные геометрические взаимоотношения между атомами в молекулах истрогое применение новых структуральных принципов, и что благодаря этойтехнологии будет, достигнут значительный прогресс в решении проблем биологии имедицины с помощью химических методов».

Несмотряна то, что в юные годы, которые пришлись на первую мировую войну, Полинг былпацифистом, во время второй мировой войны ученый занимал официальный пост членаНациональной научно-исследовательской комиссии по обороне и работал надсозданием нового ракетного топлива и поисками новых источников кислорода дляподводных лодок и самолетов. В качестве сотрудника Управления научных исследованийи развития он внес значительный вклад в разработку плазмозаменителей дляпереливания крови и для военных нужд. Однако вскоре после того, как СШАсбросили атомные бомбы на японские города Хиросиму и Нагасаки, Полинг началкампанию против нового вида оружия и в 1945-1946 гг., являясь членомКомиссии по национальной безопасности, читал лекции об опасностях ядернойвойны.

В1946 г. он стал одним из основателей Чрезвычайного комитетаученых-атомщиков, учрежденного АльбертомЭйнштейном и 7 другими прославленными учеными с тем, чтобы добиватьсязапрещения испытаний ядерного оружия в атмосфере. Четыре года спустя гонкаядерных вооружений уже набрала скорость и Полинг выступил против решения своегоправительства о создании водородной бомбы, призвав положить конец всемиспытаниям ядерного оружия в атмосфере. В начале 50-х гг., когда и США, иСССР провели испытания водородных бомб и уровень радиоактивности в атмосфереповысился, он использовал свой немалый талант оратора, чтобы обнародоватьвозможные биологические и генетические последствия выпадения радиоактивных осадков.Озабоченность ученого потенциальной генетической опасностью отчасти объясняласьпроводимыми им исследованиями молекулярных основ наследственных заболеваний.Полинг и 52 других нобелевских лауреата подписали в 1955 г. Лайнаускуюдекларацию, призывавшую положить конец гонке вооружений.

Когдав 1957 г. Полинг составил проект воззвания, в котором содержалосьтребование прекратить ядерные испытания, его подписало более 11 тыс. ученых из49 стран мира, и среди них свыше 2 тыс. американцев. В январе 1958 г.Лайнус представил этот документ Дагу Хаммаршёльду, который был тогдагенеральным секретарем ООН. Предпринятые им усилия внесли свой вклад вучреждение Пагуошского движения за научное сотрудничество и международнуюбезопасность, первая конференция сторонников которого состоялась в 1957 г.в Пагуоше (провинция Новая Шотландия, Канада) и которому, в конечном счете,удалось способствовать подписанию договора о запрещении ядерных испытаний.Такая серьезная общественная и личная озабоченность по поводу опасностизаражения атмосферы радиоактивными веществами привела к тому, что в1958 г., несмотря на отсутствие какого бы то ни было договора, США, СССР иВеликобритания добровольно прекратили испытания ядерного оружия в атмосфере.

Однакоусилия Полинга, направленные на то, чтобы добиться запрета испытаний ядерногооружия в атмосфере, встречали не только поддержку, но и значительное сопротивление.Такие известные американские ученые, как Эдвард Теллер и Уиллард Ф. Либби,оба члены Комиссии по атомной энергии США, утверждали, что Полинг преувеличиваетбиологические последствия выпадения радиоактивных осадков. Он такженаталкивался на политические препятствия из-за приписываемых ему просоветскихсимпатий. В начале 50-х гг. у ученого были трудности с получением паспорта(для выезда за рубеж. – Ред.), и он получил паспорт без всякихограничений только после того, как был награжден Нобелевской премией.

Какэто ни странно, но в тот же самый период Полинг подвергался нападкам и вСоветском Союзе, поскольку его резонансная теория образования химических связейсчиталась противоречащей марксистскому учению. (После смерти Иосифа Сталина в1953 г. эта теория была признана в советской науке.) его дважды (в 1955 и1960 гг.) вызывали в подкомиссию по вопросам внутренней безопасности сенатаСША, где ему задавали вопросы относительно его политических взглядов и политическойдеятельности. В обоих случаях он отрицал, что когда бы то ни было, являлсякоммунистом или симпатизировал марксистским взглядам. Во втором же случае (в1960 г.) он, рискуя вызвать обвинение в презрении к конгрессу, отказалсяназвать имена тех, кто помог ему собрать подписи под воззванием 1957 г. Вконце концов, дело было прекращено.

Виюне 1961 г. Полинг и его жена созвали конференцию в Осло (Норвегия)против распространения ядерного оружия. В сентябре того же года, несмотря наобращения П. к Никите Хрущеву, СССР возобновил испытания ядерного оружия ватмосфере, а на следующий год, в марте, это сделали США. Он начал вестидозиметрический контроль над уровнями радиоактивности и в октябре 1962 г.сделал достоянием гласности информацию, которая показывала, что из-запроводимых в предыдущем году испытаний уровень радиоактивности в атмосфереподнялся вдвое по сравнению с предшествующими 16 годами. Полинг также составилпроект предлагаемого договора о запрещении таких испытаний. В июле 1963 г.США, СССР и Великобритания подписали договор о запрещении ядерных испытаний, воснове которого лежал проект П.

В 1963 г. Полинг был награжден Нобелевской премией мира1962 г.

В своей вступительной речи от имени Норвежскогонобелевского комитета Гуннар Ян заявил, что Полинг «вел непрекращающуюсякампанию не только против испытаний ядерного оружия, не только против распространенияэтих видов вооружений, не только против самого их использования, но противлюбых военных действий как средства решения международных конфликтов». В своейНобелевской лекции, названной «Наука и мир» («Science and Peace»), Полингвыразил надежду на то, что договор о запрещении ядерных испытаний положит«начало серии договоров, которые приведут к созданию нового мира, гдевозможность войны будет навсегда исключена».

Втом же году, когда он получил свою вторую Нобелевскую премию, он вышел в отставкуиз Калифорнийского технологического института и стал профессором-исследователемв Центре изучения демократических институтов в Санта-Барбаре (штат Калифорния).Здесь он смог уделять больше времени проблемам международного разоружения. В1967 г. Полинг также занял должность профессора химии в Калифорнийскомуниверситете (Сан-Диего), надеясь проводить больше времени за исследованиями вобласти молекулярной медицины. Спустя два года он ушел оттуда и сталпрофессором химии Стэнфордского университета в Пало-Альто (штат Калифорния). Кэтому времени он уже вышел в отставку из Центра изучения демократических институтов.

Вконце 60-х гг. Лайнус заинтересовался биологическим воздействием витаминаС. Ученый и его жена сами стали регулярно принимать этот витамин, Полинг женачал публично рекламировать его употребление для предотвращения простудныхзаболеваний. В монографии «Витамин С и простуда»(«Vitamin C and the Common Cold»), которая вышла в 1971 г., он обобщилопубликованные в текущей печати практические свидетельства и теоретические выкладкив поддержку терапевтических свойств витамина С. В начале 70-х гг.Полинг также сформулировал теорию ортомолекулярной медицины, в которойподчеркивалось значение витаминов и аминокислот в поддержании оптимальноймолекулярной среды для мозга. Эти теории, получившие в то время широкуюизвестность, не нашли подтверждения в результатах последующих исследований и взначительной мере были отвергнуты специалистами по медицине и психиатрии.Полинг, однако, придерживается точки зрения, что основания их контраргументовдалеко не безупречны.

В1973 г. П. основал Научный медицинский институт Лайнуса Полинга вПало-Альто. В течение первых двух лет он был его президентом, а затем стал тампрофессором. Он и его коллеги по институту продолжают проводить исследованиятерапевтических свойств витаминов, в частности возможности применения витаминаС для лечения раковых заболеваний. В 1979 г. Полинг опубликовал книгу «Рак и витамин С» («Cancer and Vitamin С»), вкоторой утверждает, что прием в значительных дозах витамина С способствует продлениюжизни и улучшению состояния больных определенными видами рака. Однакоавторитетные исследователи раковых заболеваний не находят его аргументы убедительными.

В1922 г. Лайнус женился на Аве Элен Миллер, одной из его студенток вОрегонском государственном сельскохозяйственном колледже. У супругов три сына идочь. После смерти жены в 1981 г. Полинг живет в их загородном доме вБиг-Сюре (штат Калифорния).

Помимодвух Нобелевских премий, Полинг был удостоен многих наград. В их числе: наградаза достижения в области чистой химии Американского химического общества (1931),медаль Дэви Лондонского королевского общества (1947), советскаяправительственная награда – международная Ленинская премия «За укрепление мирамежду народами» (1971), национальная медаль «За научные достижения»Национального научного фонда (1975), золотая медаль имени Ломоносова Академиинаук СССР (1978), премия по химии американской Национальной академии наук(1979) и медаль Пристли Американского химического общества (1984). Ученомуприсвоены почетные степени Чикагского, Принстонского, Йельского, Оксфордского иКембриджского университетов. Полинг состоит во многих профессиональныхорганизациях. Это и американская Национальная академия наук, и Американскаяакадемия наук и искусств, а также научные общества или академии Германии, Великобритании,Бельгии, Швейцарии, Японии, Индии, Норвегии, Португалии, Франции, Австрии иСССР. Он был президентом Американского химического общества (1948) и Тихоокеанскогоотделения Американской ассоциации содействия развитию науки (1942...1945), атакже вице-президентом Американского философского общества (1951...1954).

<img src="/cache/referats/4877/image007.jpg" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1032">Материальныйноситель

Доначала 40-х годов главными «кандидатами» на роль материальныхструктур наследственности считались белки, макромолекулы большой молекулярноймассы, состоящие из ограниченного разнообразия мономеров — аминокислот. Мономерысвязаны между собой стандартными пептидными связями, а все разнообразие белковопределяется составом и порядком боковых радикалов.

Сопоставимыеданные для нуклеиновых кислот получили значительно позже, и это было связано снекоторыми драматическими обстоятельствами. Ключевую и противоречивую роль ввыявлении мономеров, связей между ними, а также в формировании общих представленийо роли нуклеиновых кислот сыграл американский биохимик русского происхожденияФ.А.Левин.

Вто же время Левин — автор так называемой «тетрануклеотиднойгипотезы», основанной на ранних и достаточно неточных данных о молярныхконцентрациях оснований в нуклеиновых кислотах. В 1908 — 1909 гг. он и сотрудникипоказали, что нуклеиновые кислоты из тимуса теленка и дрожжей имеют равныемолярные концентрации всех четырех нуклеотидов. Это дало основание предположить,что четыре разных нуклеотида связаны последовательно в стандартныйтетрануклеотид, который многократно повторяется в структуре нуклеиновой кислоты.В более поздних вариантах гипотеза допускала высокую полимерность нуклеиновыхкислот путем повторения тетрануклеотида, но, очевидно, исключала возможную комбинаторикунуклеотидов.

Такимобразом, «стандартный тетрануклеотидный кирпич» (М ~ 1500)позволял строить только унылую, однообразную последовательность. В этом случаенуклеиновые кислоты не годились на роль материальной структуры генов. Однакобольшинство выдающихся биохимиков приняло эту гипотезу на веру, что надолгозадержало развитие молекулярных представлений о генах.

Нов 40-е годы Э.Чаргафф и многие другие исследователи подвергли тетрануклеотиднуюгипотезу уничтожающей критике, а ее автор оказался «козлом отпущения»за свое заблуждение. По мнению историков науки Ф.Португала и Дж.Коэна, именнотетрануклеотидная гипотеза помешала Левину получить Нобелевскую премию задругие работы, которой он несомненно заслуживал. Умер Левин в 1940 г., когдауже началась война, и вопросы чистой науки оказались за пределами внимания большинстваученых.

Темне менее к началу 40-х годов уже было ясно, что нуклеиновые кислоты (нынешниеДНК и РНК) могут быть высоко полимерны (М ~ 500 тыс. — 1 млн). В конце 40-хгодов Чаргафф показал, что ДНК разного видового происхождения имеют разныйсостав нуклеотидов, а общая их эквимолярность не выполняется. Использовав новыйметод хроматографии на бумаге, Чаргафф обнаружил, что между молярнымиконцентрациями пуринов и пиримидинов имеются другие регулярные соотношения: A=Tи G=C. И хотя он не объяснил эти свойства, стало совершенно ясно, что мономерынуклеиновых кислот — не тетрануклеотиды, а четыре стандартных нуклеотида, укоторых одинаковая сахаро-фосфатная часть, участвующая в образованиистандартных фосфо-диэфирных связей, и различные основания. Их комбинаторика идопускает огромное разнообразие вариантов.

Темне менее, даже с учетом этих свойств, генетическую роль ДНК еще предстоялодоказать. Это сделал в 1944 г. О.Эвери с сотрудниками. Еще в 1928 г. английскийврач-инфекционист Ф.Гриффитс обнаружил, что пневмококки одного штамма(невирулентные) приобретают наследуемую вирулентность при контакте с лизатоминфекционных бактерий, убитых нагреванием (явление трансформации). Свыше 10 летЭвери и сотрудники отрабатывали методы фракционирования лизата бактерий пока,наконец, не выделили активную фракцию, по физико-химическим свойствамсовпадающую с ДНК. С одной стороны, это была сенсация, опровергавшаятетрануклеотидную гипотезу (ДНК обладала генетическими свойствами), с другой — интерпретация такой трансформации не была однозначной. ДНК могла быть либогенетическим материалом, который рекомбинирует с гомологичным геномомбактерии-реципиента, либо мутагеном, вызывающим мутации генов (тогда природа геновможет быть другой), либо специфическим сигналом, переключающим функциональноесостояние гена (этот вариант выявился позже). Дж.Ледерберг насчитал семь альтернативныхгипотез о природе трансформации. Многие генетики не поняли фундаментальногозначения работы Эвери. Например, выдающийся цитолог А.Мирский, работавший в томже Рокфеллеровском институте, резко возражал против доказательств трансформирующейроли ДНК.

Темне менее, значительная группа биохимиков, генетиков и физиков сосредоточиласьна изучении химии, генетической роли и молекулярного строения ДНК. Дискуссиипрекратились только после 1952 г., когда А.Херши и М.Чейз показали, что призаражении бактерии E.coli фагом T2 инфекционным началом является почтичистая ДНК фага 2. Эвери умер в 1955 г., не дождавшись своей Нобелевскойпремии, которой, несомненно, был достоин. В 1939 — 1940 гг. близкое открытиесделал С.М.Гершензон в Киеве, показав, что введение или скармливание дрозофилечужеродной ДНК вызывает вспышку мутаций признаков крыла.

Двойнаяспираль ДНК

Следующее«одиночное касание», высекшее «искру гения», состоялось ванглийском Кембридже между двумя очень непохожими людьми. Осенью 1951 г. тудаприехал Дж.Уотсон, только что защитивший докторскую диссертацию у С.Лурии вУниверситете штата Индиана (США). Он был членом «фаговой группы»М.Дельбрюка и находился под влиянием этой легендарной личности, а также книгиЭ.Шредингера «Что такое жизнь». Его «интерес к ДНК вырос извозникшего в колледже на последнем курсе желания узнать, что же такоеген».

ФормальноУотсон получил стипендию для изучения методов рентгеноструктурного анализабелков в группе М.Перуца в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета.Тогда в этой группе физик Ф.Крик работал над теорией дифракции рентгеновскихлучей. Во время войны он занимался оборонными исследованиями в Военно-морскомведомстве. В 1946 г. под впечатлением книги Э.Шредингера и лекции Л.Полинга онрешил заняться приложением физики в биологии.

Итак,Уотсон и Крик оказались в одной комнате. Позже Уотсон вспоминал: «Послеразговоров с Френсисом моя судьба была решена. Мы быстро поняли, что в биологиимы намереваемся идти одинаковым путем. Центральной проблемой биологии были гени контролируемый им метаболизм. Главной задачей было понять репликацию гена ипуть, которым гены контролируют синтез белков. Было очевидно, что приступить крешению этих проблем можно лишь после того, как станет ясной структура гена. Аэто значило выяснение структуры ДНК».

«Влаборатории Макса Перуца. нашелся человек, который знал, что ДНК важнее,чем белки, — это было настоящей удачей.

Воткак Ф.Португал и Дж.Коэн характеризуют этот научный тандем:

«Контрастмежду Уотсоном и Криком мог показаться очень большим. Крику во время их встречив 1951 г. было 35 лет, и он еще не имел докторской степени. Уотсону было 23года, он получил свою докторскую степень необычно рано — в 22 года и былприглашен в члены фаговой группы. Крик был крупным и гениальным, Уотсон — тощими угловатым. Но они имели много общего. Оба были одиночками, которые, тем не менее,не скрывали своих веских идей по многим вопросам. Оба имели выраженный интереск открытию строения генетического материала. Но там, где из разных подходов — рентгеноструктурного анализа и генетики фагов — возникала их комплементарность,такой синтез вел к существенным результатам. В этом важном отношении Уотсонвыполнял роль моста между информационной и структурной школой в молекулярной биологии».

Чтобыпонять причины успеха совместной работы Уотсона и Крика, надо учесть некоторыеобстоятельства.

Во-первых,поблизости от Кембриджа, в Лондонском Кингс-Колледже, работали крупнейшиеанглийские специалисты по рентгеноструктурному анализу ДНК, М.Уилкинс иР.Франклин. Именно их экспериментальные данные Уотсон и Крик использовали дляобоснования и проверки своей модели.

Во-вторых,существенную роль для молодых исследователей играл дух конкуренции с крупнейшимамериканским физико-химиком Лайнусом Полингом. В то время звезда Полинга достигласвоего зенита: он был автором блестящей классической книги «Природахимической связи» (1939); вместе с Г.Кори теоретически, с помощьюмолекулярных стереомоделей, предсказали существование альфа-спиралей вглобулярных белках. С тех пор идея спирали как бы «висела в воздухе»применительно к любым макромолекулам. Вот мнение Дж.Уотсона: «Спирали вто время были в центре внимания лаборатории, главным образом из-за альфа-спиралиПолинга». <...> Через несколько дней после моего (Уотсона. — В.Р.)приезда мы уже знали, что нам следует предпринять: пойти по пути Полинга иодержать над ним победу его же оружием". Но и Полинг активно обдумывалварианты молекулярных моделей ДНК.

В-третьих,к началу работы Крик уже имел опыт разработки теории диффракции рентгеновыхлучей на спиралях, что позволяло ему мгновенно отыскивать признаки спиральностина фотографиях диффракции рентгеновских лучей. Иначе говоря, он был подготовленк поиску спиралей.

В-четвертых,Уотсон и Крик понимали, что ставки очень высоки. Речь шла о молекулярнойструктуре генов — ключевых объектов биологической организации. Это требованиеналагало на любую модель ряд очевидных требований. Следовало в молекулярныхтерминах объяснить, как гены выполняют свои основные функции: самоудвоение, мутирование,запись информации, контроль над синтезом белков и др.

Вчастности, следовало понять, каков механизм самоудвоения (репликации) ДНК.Генетическая традиция, основанная на микрофотографиях поведения хромосом вмитозе и мейозе, постулировала идею гомологичного узнавания подобных генов исегментов хромосом. Уже в модели Н.К.Кольцова репликация хромосом рисуется какгомологичное выстраивание сегментов вдоль матрицы. Для этого требуютсяопределенные молекулярные силы и отношения. Поддерживая этот подход, известныйнемецкий физик-теоретик П.Иордан предположил, что помимо известногофизико-химического «близкодействия» (Ван-дер-Ваальсовы силы, солевыемостики, водородные связи и др.) существуют пока неизвестные квантовыерезонансные «силы дальнодействия», которые способны притягиватьгомологичные структуры друг к другу.

Противэтого резко возражал Полинг. Весь опыт структурной химии и квантовой физикиподсказывал ему, что воображаемые «силы дальнодействия» — это фикция.Что касается «сил близкодействия», то они требуют наиболее тесногоконтакта между взаимодействующими молекулярными поверхностями. Ясно, что этомуотвечал широко известный к тому времени принцип взаимодействия антиген — антитело,фермент — субстрат и др., т.е. принцип «ключ — замок». Иначе говоря,тесно взаимодействующие поверхности должны быть взаимно комплементарны. В 1940г. Полинг и Дельбрюк изложили свои аргументы против Иордана в журнале«Science».

Мозговойштурм продолжался 18 месяцев. Он сопровождался довольно сложными отношениямимежду его участниками. Так, Уотсон и Крик встречали решительный отпор состороны Франклин, хотя именно ее данные по В-форме ДНК дали ключевой импульсдля разработки модели и лучше всего соответствовали результатам моделирования.Авторы перебрали многие десятки возможных спиральных структур, но все они имеликакие-нибудь недостатки.

Полингтоже исследовал различные варианты спиральных структур, но он остановился натрехцепочечных спиралях, т.е. пошел по неправильному пути. Отсутствие непосредственныхконтактов Уотсона — Крика и Полинга позволило первым совершить «интеллектуальныйрывок». Даже случай способствовал этому. Полинг неоднократно просил прислатьему рентгенограммы диффракции, но Уилкинс не торопился. А когда Полинг собралсяна конференцию в Лондон, чтобы посетить Кембридж и увидеть все воочию, ГосдепартаментСША не выдал ему визу (!). Виной тому была активная пацифистская деятельностьПолинга против ядерных испытаний.

<span Cour

еще рефераты

Еще работы по медицине

Реферат по медицине

Нарушения и заболевания костно-мышечной системы

Нервные психические болезни: эпилепсия

29 Августа 2013

Реферат по медицине

Серое и белое вещество головного мозга

29 Августа 2013