big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Молекулярные основы строения хромосом

Исходным моментом для понимания явлений наследственности служат данные о химическом составе хромосом, представляющих собой индивидуальные компоненты клеточных ядер. Главным в химической характеристике хромосом служит то, что они являются комплексными полимерами из белков и нуклеиновых кислот.

Доказано, что генетическая информация организмов, созданная в течение их эволюции, кодирована в молекулярных структурах ДНК, входящих в состав хромосом клетки, или в структурах нитей ДНК (в ряде случаев РНК), свойственных бактериям и вирусам.

Молекулы ДНК, по теории Уотсона и Крика (1953), состоят из двух цепей полинуклеотидов. Каждый нуклеотид содержит пентозу, соединенную с фосфатом и с одним азотистым основанием. Всего гетероциклических оснований в ДНК четыре: аденин, тимин, гуанин и цитозин. Цепь повторяющихся пентоз и фосфатов составляет основу полинуклеотидной цепи в молекуле ДНК. Разнообразие участков молекулы возникает за счет своеобразия взаимоположения разных нуклеотидов. Две цепи ДНК соединены в молекулу благодаря водородным связям, соединяющим попарно (из разных цепей) аденин (А) — тимин (Т), гуанин (Г) — цитозин (Ц). Эта система обеспечивает и механизм авторепродукции молекул. При разрыве водородных связей спираль молекулы ДНК развертывается. Освобождающиеся цепи служат матрицей для синтеза дочерней спирали, которая становится комплементарной (А притягивается только к Т и, наоборот, то же и для Г - Ц). В результате обе вновь образовавшиеся двойные спирали молекул ДНК оказываются идентичными исходной спирали.

В этом механизме авторепродукции заключены основы консерватизма наследственности. Корнберг в экспериментальных условиях обнаружил, что при наличии нуклеозидтрифосфатов и особого фермента — полимеразы внесение в раствор небольшого количества ДНК в качестве затравки приводит к тому, что синтезируемая в этих условиях ДНК строго воспроизводит именно то соотношение и взаиморасположение аденина, тимина, цитозина и гуанина, которое было свойственно молекуле «затравки». В механизме авторепродукции молекул ДНК заложен также механизм воспроизведения мутаций в неограниченном ряду поколений.

Само явление генных мутаций связано с изменениями в составе или в порядке оснований в определенном локусе (лат. locus — место) молекулы ДНК. Вполне понятно, что, раз возникнув, такое изменение в химической структуре ДНК будет затем по законам авторепродукции передаваться всем последующим синтезируемым молекулам.

Молекулярные основы наследственности, т. е. кодирование генетической информации в химической структуре нуклеиновых кислот, принципиально одинаковы у всех форм жизни на Земле. Однако преемственность организмов связана с воспроизведением наследственных структур клетки, в которых молекулы ДНК оказываются включенными в надмолекулярную мицеллярную микроскопическую организацию в виде хромосом. Исключением являются вирусы, однако и для них процесс воспроизведения неизвестен вне клеток хозяина. В этом случае для синтеза новых молекул ДНК или РНК вирусов используется система клетки хозяина.

Исследования Тейлора (1963) показали, что авторепродукция хромосом совершается по полуконсервативному типу. В первой метафазе после введения тимидина, меченного радиоактивным тритием, обе хроматиды несут метку. Во второй метафазе одна хроматида оказывается свободной от метки, а другая несет метку. Это показывает, что авторепродукция хромосомы совершается по тем же принципам, что и авторепродукция молекулы ДНК по схеме Уотсона и Крика. Исходя из этого, Тейлор предлагает схему строения основной нерасщепленной хромосомы из одной непрерывной нити ДНК, сложно упакованной в белковой оболочке.

Сложная организация хромосомы, и в первую очередь обязательное наличие в ней белка, имеет принципиальное значение. Белок обладает защитными функциями и может иметь большое значение при репарациях в пораженных молекулах ДНК. Спирализация хромосом связана с количеством гистонов. Форма организации хромосом у вирусов и бактерий, с одной стороны, и у всех остальных форм — с другой, заметно различаются. У первых наследственные структуры представлены непосредственно молекулами ДНК, у остальных форм молекулы ДНК связаны хромосомными белками.

Каждая хромосома, входящая в ядро клеток любого вида, обладает качественной генетической индивидуальностью, составляя важнейшую часть в общей клеточной организации.

Генетический материал хромосом (ДНК) регулирует жизнедеятельность клетки и сам строится в процессах обмена веществ на базе законов авторепродукции, установленных для молекул ДНК.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.