1,Информационная система клетки. Клеточное ядро. Хромосомы. Хроматин. Хранение наследственной информации. Генетический код.

Все живые организмы характеризуются исключительно упорядоченным строением. Эта упорядоченность определяется генетической информацией» записанной у каждого организма в виде определенной и строго специфической последовательности нуклеотидов нуклеиновых кислот. У прокариот наследственная информация находится в ядерном веществе, а у эукариот — в ядре. Именно ядро благодаря наличию в нем ДНК является информационным центром эукариотической клетки, местом хранения и воспроизводства наследственной информации, которая определяет все признаки данной клетки и организма в целом. Оно служит также центром управления обменом веществ клетки, поскольку посредством иРНК определяет, какие белки и в какое время должны синтезироваться на рибосомах в цитоплазме.

Ядро. Форма и размеры ядра клетки очень изменчивы и зависят от вида организма, а также от типа, возраста и функционального состояния клетки. Оно может быть шаровидным (5—20 мкм в диаметре), линзовидным, веретеновидным и даже многолопастным (в клетках паутинных желез некоторых насекомых и пауков). Большинство клеток имеет одно ядро, изредка встречаются двухъядерные (клетки печени) и многоядерные (многие протисты, клетки грибов, млечных сосудов растений, поперечнополосатых мышц). Общий план строения ядра одинаков у всех клеток эукариот. Клеточное ядро состоит из ядерной оболочки, ядерного матрикса (нуклеоплазмы), хроматина и ядрышка (одного или нескольких).

От цитоплазмы содержимое ядра отделено двойной мембраной, или так называемой ядерной оболочкой. Ядерная оболочка пронизана множеством пор диаметром около 90 нм.

Содержимое ядра представляет собой гелеобразный матрикс, называемый ядерным матриксом (нуклеоплазмой), в котором располагаются хроматин и одно или несколько ядрышек. Ядерный матрикс содержит белки, РНК, участки ДНК, а также различные ионы и нуклеотиды.

Хроматин на окрашенных пре­паратах клетки представляет собой сеть тонких тяжей (фибрилл), мел­ких гранул или глыбок. Основу хроматина составляют нуклеопро-теиды — длинные нитевидные мо­лекулы ДНК, соединенные со спе­цифическими белками — гистона-ми. В состав хроматина входят так­же РНК.

Ядрышки — это округлые, сильно уплотненные, не ограниченные мембраной участки клеточного ядра диаметром 1—2 мкм и больше. В ядре может быть одно, два или несколько ядрышек.

В состав ядрышек входит около 80% белка, 10—15% РНК, 2— 12% ДНК. Во время деления ядра ядрышки разрушаются, а в конце деления формируются вновь вокруг определенных участков, называемых ядрышковым организатором хромосом. Здесь происходит синтез рибосомных РНК и объединение с молекулами белка, что ведет к образованию субъединиц рибосом, которые поступают в цитоплазму. Таким образом, ядрышко представляет собой место синтеза рРНК и самосборкисубъединиц рибосом.

Хромосомы. В процессе деления клетки нуклеопротеиды спирализуются и укорачиваются, уп­лотняясь в компактные палочковид­ные хромосомы, которые становятся заметными в световой микроскоп.

У каждой хромосомы имеется первичная перетяжка (утонченный неспирализованный участок) — центромера — которая делит хромосому на два плеча. В области первичной перетяжки рас­полагается фибриллярное тельце, которое регулирует движение хромосом при клеточном делении: к нему прикрепляются нити веретена деления, разводящие хромосомы к полюсам.

В зависимости от расположения центромеры определяют три основных вида хромосом: 1) равноплечие — с плечами равной длины; 2) неравноплечие — с плечами неравной длины; 3) одноплечие (палочковидные) с одним длинным и другим очень коротким, едва заметным плечом

Некоторые хромосомы имеют вторичную перетяжку, не связанную с прикреплением нитей вере­тена. Этот участок хромосомы контролирует синтез ядрышка (ядрышковый организатор).

Понятие о кариотипе. Каждой клетке того или иного вида живых организмов свойственно определенное число, размеры и формы хромосом. Совокупность хромосом соматической клетки (клетки тела многоклеточного организма), типичную для данной систематической группы организмов, называют хромосомным набором, или кариотипом.

Число хромосом в зрелых половых клетках называют гаплоидным набором и обозначают буквой п. Соматические клетки содержат двойное число хромосом (диплоидный набор), обозначаемое 2п. Клетки, имеющие более двух наборов хромосом, называют полиплоидными (4п, 8п и т.д.). Парные хромосомы, т.е. одинаковые по форме, структуре и размерам, но имеющие разное происхождение (одна материнская, другая отцовская), называются гомологичными. Все организмы одного вида имеют одинаковое количество хромосом.

Количество хромосом в кариотипе не связано с уровнем организации живых организмов: прими­тивные формы могут иметь большее число хромосом, чем высокоорганизованные, и наоборот. Например, клетки радиолярий (морских протистов) содержат 1000—1600 хромосом, а клетки шимпанзе — всего 48. В клетках человека диплоидный набор составляет 46 хромосом, пшеницы мягкой — 42, картофеля — 18, мухи домашней — 12, плодовой мушки дрозофилы — 8.

Как вы уже знаете, нуклеиновые кислоты состоят из нуклеотидов. Единая система записи наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот в виде последовательности нуклеотидов представляет собой генетический код, посредством которого записана информация о первичной структуре белков. Это значит» что в молекуле ДНК каждое сообщение закодировано специфической последовательностью из четырех знаков — А, Г, Т, Ц» подобно тому, как письменные сообщения кодируются знаками (буквами) алфавита или азбуки Морзе.

Свойства генетического кода. Генетический код характеризуется следующими свойствами:

1. Код является триплетным, т.е. каждая аминокислота кодиру­ется известным сочетанием из трех последовательно расположенных нуклеотидов, которое называется триплетом* или кодоном. Нетруд­но подсчитать, что число возможных комбинаций из четырех нуклеотидов по три составит 64, что более чем достаточно для кодирования 20 аминокислот, входящих в состав белка.