Айала, Кайгер - Современная генетика - т.1 (Айала, Кайгер - Современная генетика - 1988), страница 3

Фаг прикрепляется к клеточной стенке бактерии н вводнг в нее свою ДНК, которая перестранвает метаболизм клетки на синтез фа- Рнс. 1.2. Морфология нескольких бактернофа- гов. Видны различия в сложности строения. Многие бактернофагн активно попользуются в генетических исследо- ваннях. Белки головки а отростка фага начинают свнгпэнроваться говой ДНК н белков. Далее происходит сборка новых фаговых частиц, которые высвобождаются прн лнзнсе клетки. !.

Введение 17 кислоту (РНК), остальные (в том числе многие вирусы животных и бактерий) — дезоксирибонуклеиновую кислоту. Вирусы могут иметь форму шара, палочки или состоять из «головы» и «хвоста». Вирусы, вызывающие ящур,— это шарики диаметром около 1О нм (! нм = 10 " мм). Вирус табачной мозаики имеет форму палочки диаметром около 15 нм и длиной 300 нм. В генетических исследованиях чаще всего используются вирусы бактерий, известные также под названием бактериофаги (дословно «пожиратели бактерий») или просто фаги (рис. 1.2). Фаги прикрепляются к поверхности бактерии и вводат собственную ДНК внутрь клетки, заставляя ее синтезировать компоненты бактериофага.

Из этих компонентов собирается множество новых бактериофагов, после чего клетка лнзируется и новые фаговые частицы выходят наружу (рис. 1,3). Прокариоты: бактерии и сине-зеленые водоросли Рис. 1.4. Различные типы бактерий. А. Коккл сферические клетки. одиночные нлн ооразуюшне длинные цепочки. Б. Бациллыклегкн, лмеюшне форму лало юк. В. Спнрнллы — клетки. имеюшле форму спирали. Г.

У многих бактерий есть лвнгательные придатки, называемые лгузнкамн. г-~г|з Простейшие клеточные организмы — это прокариоты (буквально «предъядерные»). К прокариотам относятся бактерии и сине-зеленые водоросли. Диаметр самых мелких бактерий составляет около 0,1 мкм (100 нм), т.е. они меньше наиболее крупных вирусов, однако крупные бактерии, имеющие форму палочка, достигают длины 60 мкм при поперечном диаметре б мкм. Бактерии могут иметь сферическую форму, форму палочек или спиралей (рис. !.4). Клеточная мембрана бактерий окружена прочной клеточной стенкой.

Их наследственное вещество заключено в единственной хромосоме, однако ядерной мембраны, отделяющей хромосому от остальной клетки, у бактерий нет (почему они и названы прокариотами). У бактерий нет также митохондрий и некоторых других органелл, характерных для цитоплазмы высших (эукариотических) клеток. Некоторые бактерии, например Езс)гегюЬа со!г, обитающая в кишечнике человека и других млекопитающих, и Рлеитососсив рлеитолгае — возбудитель бактериальной пневмонии„активно используются в генетических исследованиях. У сине-зеленых водорослей, так же как и у бактерий, есть клеточная стенка, однако ядерная мембрана и некоторые цитоплазматические органеллы отсутствуют. В отличие от бактерий сине-зеленые водоросли, как правило, образуют грозди или нити, состояцгие из множества клеток.

Бактерии и сине-зеленые водоросли обычно размножаются простым делением клетки, которое происходит после дупликации (удвоения) хромосомы. Организатзия и передача генетического льатериала Одноклеточные и многоклеточные эукариоты К зукариотам (буквально «обладающие настояпшм ядромл) относятся все клеточные организмы, кроме бактерий и сине-зеленых водорослей. В эукариотических клетках есть ядерная мембрана, ограничиваюпгая ядро, в котором находятся по крайней мере две хромосомы. В хромосомах эукариот ДИК образует комплексы с определенными белками, которые называются гистона.ии (см. гл.

4). Кроме того, в эукарнотических клетках присутствуют определенные органеллы и структуры, которых нет у прокариот: митохондрии, хлоропласты (только в клетках растений), аппарат Гольджн, эндоплазматический ретикулум и вакуоли (рис. 1.5). Эукариоты могут быть как одноклеточными, так и мнагоклеточными. Из одноклеточных эукариот наиболее часто в генетических экспериментах используются водоросль С(т!атЫотолаз ге(л(таге(1, инфузория Рагатесшт аигейа, дрожжи 5аггйагатусез сеген(з1ае. Из многоклеточных эукарнот объектами генетических исследований часто бывают грибы Неигозрога сгама и Азрега!11из пзт(и1анз, кукуруза (Уеа тауз), плодовая мушка (0гозор(т((а те1алоаазгег), домовая мышь (Миз тикси(из) и человек (Ното зартеш). Клеточная мембрмм Вакуоль ядерная мембрана ма триоли матическии кулум с гю рибосо Рнс.

1.5. Схема строения эукарнотической клетки (на рисунке — клетки млеко- питающего). Хорошо заметная оргьнтелла ядра — это ядрышко. й Введение Гаыетегевез Мейоз (только в репролуктнвных органах) Рост Множество митозов Размножение у зукариот может быть бесполым (вегетативным) или половым. При бесполом размножении единственный родительский организм делится на две или несколько частей, причем из каждой вырастает по новой особи. Бесполое размножение широко распространено у растений: из маленького кусочка растения, отделенного надлежащим образом, при соответствующих условиях может образоваться новое растение.

Картофель, например, легче разводить клубнями, чем семенами, а большинство фруктовых деревьев разводят черенками. Бесполое размножение встречается также у грибов н некоторых низших животных, например у плоских червей. При половом размножении происходит слияние двух половых клеток или гамет; они образуют одну клетку, называемую зиготой, из которой развивается новый организм.

Обычно гаметы принадлежат разным родителям. Исключением нз зтого правила является самооплодотворение, при котором обе гаметы производятся одним родительским организмом. Жизненный цикл развития и полового размножения многоклеточных Рнс. (.б. Жизненный цикл организмов, раз- множающихся половым путом. В результате оплодотворения женской гаметы мужской га- метой образуется знгота. Зигота многократ- но последовательно митотически делится, да- вая начало множеству клеток организма. Те клетки, из которых формируются гаметы, называются клетками зародышевой линии.

Они также размножаются митотически, но затем претерпевают мейоз, в результате ко- торого число хромосом уменьшается вдвое. При половом размножении диплоидная и га- плоидная (гаметная) фазы обязатеяьно чере- дуются. Организация и передача генетического мшпериала 20 Таблица 1А. Днплоидное число хромосом (21Ч) различных видов жннотных и растений Число хромосом Вид эукариот схематически изображен на рис. !.б. Число хромосом в клетке, характерное для данного вида, сохраняется постоянным из поколения в поколение, поскольку сузцествузот два типа деления клеток; один для образования соматических клеток (или клеток тела)и другой для образования гамет. Процесс деления соматических клеток называется митозом.

При митозе все хромосомы дуплицируются (удваиваются) перед началом деления клетки. В процессе митоза дуплнцированные хромосомы распределяются поровну между двумя дочерними клетками. В результате нсе соматические клетки организма обладают одинаковым Человек Ното зар!тз Шимпанзе Рап !год!оду!ее Макак-резус Масаса ти!апа Лошадь Едииз саЬа!!из Осел Едииз азтиз Собака Сали уатйит!з Кошка Ре!и дотезнсиз Домовая мышь Миз тизен!из Крыса да!сиз погседшш Опоссум ВМе!рбуз с!гд!л!ала Курица Са!!ш дотегбсиз Индейка Ме!еадпз дайорасо Лягушка Вала р!р|епз Меченосец Рймуроесйиз тасибггиз Морская звезда Азгегшз готбез! Тутовый шелкопряд ВогпЬух топ Комнатная муха Мизса довез!!са Плодовая мушка Ютозорййа те1аподамег Комар Си!ех р!р!еш Таракан В!ипа деттатса Рак-отшельннк Еирадипт осботгпзи Белый луб тгиегсиз а!Ьа Желтая сосна Р!пиз ролдетоза Слива Рптш сегазш Капуста Втаззйа о!етасеа Релька Варбапш запсиз Горох огородный Рнит заг!сит Душистый горошек Еазбутиз адата!из Фасоль Рбазео!из си!дапз Огурец Сиситц зацсиз Хлопчатник Соззуртт Ьизигит Картофель Вобзпит тЬетозит Помидоры Во1апит !усорегзиит Табак Ныог1апа забасит Пшеница мягкая яровая Тпт1сит аезтвит Пшеница английская Тгицсит тгдЫшп Ячмень Ногдеит си!дате Рожь Веса!е оп ее!е Рис Огуга заг!са Львиный зев Апигтбгпшп та)из Дрожжи Вассбатотусез сегессиае Зеленая водоросчь АсегаЬи!апа веацтепапеа 46 48 48 64 62 78 38 40 42 22 78 82 26 48 36 56 !2 8 6 23б, 249 254 24 24 32 18 гй 14 !4 22 !4 52 48 24 48 42 28 14 14 24 16 34 20 1, Введение Рнс.

Пт, 46 хромосом мужчины. В нижней части фотографии го- мологнчные хромо- сомы изображены по- парно, Спепнально ис- пользуемая методика окраски выявляет попе- речную исчерчепность, индивидуальную для каждой хромосомы. На этих хромосомах мета- фазной пластинки можно разлнчнзь около 400 темных н светлых полос (Ргоб И'. Яоу Вгед, Уа1е 1УпЬегз)гу). И э', б 7 8 9 га И 12 мн»м Фй й Ф 26 17 га »» ." ~й 21 22 хт зэ и П г 19 7Е числом хромосом.

Посредством митоза делятся также одноклеточные эукариоты. Гаметы образуются в процессе мейоза. Прн мейозе каждая клетка делится дважды, а число хромосом удваивается лишь один раз. Вот почему число хромосом в гаметах вдвое меньше, чем в соматических клетках. Пара гамет (одна мужская половая клетка и одна женская) сливается в процессе, который называется оплодогпворением. Образующаяся Организация и передача генетического материала при этом зигота имеет число хромосом, характерное для соматических клеток организма. Митоз и мейоз более подробно описаны в следующих разделах.

Если число хромосом в гамете обозначить буквой гУ, то число хромосом в зиготе будет равно 2о', по половине от каждой из гамет. Если зигота делится митотически, то в каждой из двух дочерних клеток количество хромосом составит 2У. В процессе развития эти клетки делятся снова и снова, и каждая из клеток многоклеточного организма содержит по 2У хромосом. Организм продуцирует также гаметы, но они возникают в результате мейоза, и каждая из них содержит лишь по Ю хромосом. Когда две гаметы при оплодотворении сливаются, восстанавливается число 219, характерное для данного вида организмов и сохраняющееся из поколения в поколение.