Лекция 4. Генетический материал клетки

1. Нуклеиновые кислоты

2. Хромосомы

3. Митоз

4. Мейоз

5. Мутации

1. Нуклеиновые кислоты – органические вещества, продукт реакции поликонденсации нуклеотидов. Нуклеотиды состоят из остатка фосфорной кислоты, пентозы, азотистого основания. Выделяют два типа нуклеиновых кислот: рибонуклеиновая (РНК) и дезоксирибонуклеиновая (ДНК), которые различаются рядом признаков и свойств (табл. 1).

Важность выполняемых функций ДНК и РНК обусловлены особенностью строения молекул. Выяснить структуру ДНК удалось в 1953 году английским ученым Д. Уотсону и Ф. Крику. Они показали, что ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей, закрученных в спираль вправо, обе цепи свиты вместе, образуя двойную спираль. Прочность молекуле ДНК придает взаимодействие с белками, образующими комплекс нуклеиновой кислоты и белка – нуклеопротеид.

Таблица 1

Сравнительная характеристика нуклеиновых кислот

Признак	ДНК	РНК
Топография в ядре	Хроматиновые структуры, частично – ядрышко (ядрышковый хроматин)	Ядрышко, нуклеоплазма
Топография в цитоплазме	Митохондрии, пластиды, плазмиды	Рибосомы, гранулярная ЭПС, митохондрии, пластиды, гиалоплазма
Пентоза	Дезоксирибоза	Рибоза
Азотистое основание	Аденин, гуанин, цитозин, тимин	Аденин, гуанин, цитозин, урацил
Структура макромолекулы	Двойная правозакрученная спираль	Более сложная и разнообразная
Способность к самоудвоению	Обладает	Обладает (у РНК-содержащих вирусов)
Химическая стабильность	Высокая	Сравнительно низкая
Функции	Хранение и передача наследственной информации; управление процессами жизнедеятельности в клетке	РНК (генетическая функция у РНК-содержащих вирусов); иРНК – перенос информации от структурных генов к белкам; рРНК – структурная функция; тРНК – связывание аминокислот, их транспорт к рибосомам; мяРНК – участие в подготовке иРНК к синтезу белка

Молекула РНК состоит из одной цепи и имеет небольшие размеры. Существует четыре основных вида РНК: информационная РНК (иРНК), рибосомная РНК (рРНК), транспортная РНК (тРНК), малая ядерная РНК (мяРНК).

2. Хромосомы

В клеточных организмах ДНК содержится в специальных нуклеопротеидных комплексах – хромосомах. В состоянии деления ядерные кислоты образуют особые органоиды – хромосомы, ядерное вещество становится хроматиновым (способным к окрашиванию).

Бактериальная хромосома содержит молекулу ДНК, свёрнутую в кольцо. Эти кольца сверхспирализированы: двойная спираль, прежде чем её концы были соединены, была частично раскручена. Такой эффект позволяет молекуле разместиться более компактно. Хромосомы эукариот представляют собой линейную молекулу ДНК. Эукариотическая ДНК обматывает белковые частицы – гистоны, располагающиеся вдоль ДНК через определённые интервалы.

Хромосомы имеют определенную форму: палочкообразную, разноплечную и равноплечную. Тело хромосомы состоит из центромеры (центральной перетяжки) и двух плеч. У палочкообразных хромосом одно плечо очень большое, а второе – маленькое.

Число хромосом и их форма для каждого вида строго одинаково и является систематическим признаком. Известно, что в многоклеточных организмах различают два типа клеток по количеству хромосом – соматические (клетки тела) и половые клетки (гаметы). Число хромосом в соматических клетках в два раза больше, чем в половых клетках, такой набор хромосом называют диплоидным (двойным) «2n», а количество хромосом в гаметах – гаплоидным (одинарным) «n». В соматических клетках содержится 2n хромосом, а в гаметах – n хромосом. Например, в соматических клетках тела человека содержится 46 хромосом, т.е. 23 пары. Половые клетки человека (яйцеклетки и сперматозоиды) содержат 23 хромосомы.

Парные (гомологичные) хромосомы имеют одинаковую форму и выполняют одинаковые функции: они несут информацию об одинаковых типах признаков. Такие хромосомы называют также аллельными. Хромосомы, принадлежащие к разным парам гомологичных хромосом, называются неаллельными.

Хромосомы состоят из генов. Ген – участок молекулы ДНК, в котором содержится информация о структуре одной.

Хромосомы выполняют в клетке следующие функции:

1) хромосомы содержат наследственную информацию о признаках, присущих данному организму;

2) через хромосомы осуществляется передача наследственной информации потомству.