obshaya_tsitologia (1120994), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Другие приемы позволяютконструировать клетки из разных по происхождению ядер и цитоплазмы (рис.15). Так, разрушив актиновый компонент цитоскелета и подвергнув клеткицентрифугированию можно клетку разделить на две части: ядро с узкимободком цитоплазмы – кариопласт и на оставшуюся часть цитоплазмы –цитопласт. Затем используя разные кариопласты и цитопласты, можно создаватьразные комбинации реконструированных клеток.Методыклеточнойинженерииширокоприменяютсянетольковэкспериментальной биологии, но и в биотехнологических целях. Например, приполучении моноклональных антител используются клеточные гибриды междулимфоцитами иммунизированных животных и интенсивно размножающимисяклетками миеломы.
Полученные первичные дикарионыобразуют истинныегибридные клетки, которые интенсивно размножаются за счет геномаопухолевых миеломных клеток, и одновременно выделяют большое количество56антител, за счет работы генома иммунизированных лимфоцитов. Этот приемпозволяет получать большое число гибридомных клеток, вырабатывающихбольшие количества необходимых антител.Нетнеобходимостиприводитьописаниевсехметодовиприемов,используемых в цитологии для изучения строения, химии и функций клеток илиих компонентов. Этого краткого обзора достаточно для того, чтобы показатьбогатство арсенала методов в цитологии, позволяющих давать точный анализ,начиная от формы, общего вида и размера клетки, кончая молекулярнойкомпозицией ее отдельных частей.Часть II. Строение и химия клеточного ядраГлава 3.
Центральная догма молекулярной биологииКлетка как таковая обладает огромным числом разнообразных функций, какмы уже говорили, часть из них – общеклеточные, часть – специальные,характерные для особых клеточных типов. Главными рабочими механизмамивыполнения этих функций являются белки или их комплексы с другимибиологическими макромолекулами, такими, как нуклеиновые кислоты, липидыиполисахариды.разнообразныхТак,веществ,известно,начинаячтоспроцессыионов,транспортакончаявклеткемакромолекулами,определяются работой специальных белков или липопротеиновых комплексов всоставе плазматической и иных клеточных мембран. Практически все процессысинтеза, распада, перестройки разных белков, нуклеиновых кислот, липидов,углеводов происходит в результате активности специфических для каждойотдельной реакции белков-ферментов. Синтезы отдельных биологическихмономеров, нуклеотидов, аминокислот, жирных кислот, сахаров и др.
такжеосуществляются огромным числом специфических ферментов – белков.Сокращение, приводящее к подвижности клеток или к перемещение веществ иструктур внутри клеток, осуществляется также специальными сократительнымибелками. Многие реакции клеток в ответ на воздействие внешних факторов57(вирусов, гормонов, чужеродных белков и др.) начинается с взаимодействияэтих факторов со специальными клеточными белками-рецепторами.Белки – это основные компоненты практически всех клеточных структур.Множество химических реакций внутри клетки определяется множествомферментов, каждый из которых ведет одну или несколько отдельных реакций.Структура каждого отдельно взятого белка строго специфична, что выражаетсяв специфичности их первичной структуры – в последовательности аминокислотвдольполипептидной,белковойцепи.Причемспецифичностьэтойаминокислотной последовательности безошибочно повторена во всех молекулахданного клеточного белка.Такая правильность в воспроизведении однозначной последовательностиаминокислот в белковой цепи детерминируется структурой ДНК того генногоучастка, который в конечном счете отвечает за структуру и синтез данногобелка.
Эти представленияслужат основным постулатом молекулярнойбиологии, ее «догмой». Информация о будущей молекуле белка передается вместа его синтеза (в рибосомы) посредником – информационной РНК (иРНК),нуклеотидныйсоставкоторойотражаетсоставипоследовательностьнуклеотидов генного участка ДНК. В рибосоме строится полипептидная цепь,последовательность аминокислот в которой определяется последовательностьюнуклеотидов в иРНК, последовательностью их триплетов. Тем самымцентральная догма молекулярной биологии подчеркивает однонаправленностьпередачи информации: только от ДНК к белку, с помощью промежуточногозвена, иРНК (ДНК → иРНК → белок).
Для некоторых РНК-содержащих вирусовцепь передачи информации может идти по схеме РНК – иРНК – белок. Это неменяет сути дела, так как детерминирующим, определяющим звеном здесьявляется также нуклеиновая кислота. Обратные пути детерминации от белка кнуклеиновой кислоте, к ДНК или РНК неизвестны.Для того чтобы в дальнейшем перейти к изучению структур клетки,связанных со всеми этапами синтеза белков, нам необходимо кратко58остановиться на основных процессах и компонентах, определяющих этоявление.В настоящее время на основании современных представлений о биосинтезебелков можно дать следующую общую принципиальную схему этого сложногои многоступенчатого процесса (рис. 16).Главная, «командная», роль в определении специфической структуры белковпринадлежит дезоксирибонуклеиновой кислоте – ДНК.
Молекула ДНКпредставляет собой чрезвычайно длинную линейную структуру, состоящую издвух взаимозакрученных полимерных цепей. Составными элементами –мономерами – этих цепей являются четыре сорта дезоксирибонуклеотидов,чередование или последовательность которых вдоль цепи уникальная испецифична для каждой молекулы ДНК и каждого ее участка. Различныедостаточно длинные участки молекулы ДНК ответственны за синтез разныхбелков.
Тем самым одна молекула ДНК может определить синтез большогочисла функционально и химически различных белков клетки. За синтез каждогоодного типа белков ответствен лишь определенный участок молекулы ДНК.Такой участок молекулы ДНК, связанный с синтезом одного какого-либо белка вклетке, часто обозначают термином «цистрон». В настоящее время понятиецистрон рассматривают как эквивалентное понятию ген. В уникальнойструктуре гена – в определенном последовательном расположении егонуклеотидов вдоль цепи – заключена вся информация о структуре одногосоответствующего белка.Из общей схемы белкового синтеза видно (см. рис.
16), что начальнымпунктом, с которого начинается поток информации для биосинтеза белков вклетке, является ДНК. Следовательно, именно ДНК содержит ту первичнуюзапись информации, которая должна сохраняться и воспроизводиться от клеткик клетке, из поколения в поколение.Кратко касаясь вопроса о месте хранения генетической информации, т.е. олокализации ДНК в клетке, можно сказать следующее. Уже давно известно, что,59в отличие от всех прочих компонентов белоксинтезирующего аппарата, ДНКимеет особую, весьма ограниченную локализацию: местом ее нахождения вклетках высших (эукариотических) организмов будет клеточное ядро.
У низших(прокариотических)организмов, не имеющих оформленного клеточного ядра,ДНК также отмешана от остальной части протоплазмы в виде одного илинескольких компактных нуклеотидных образований. В полном соответствии сэтим ядро эукариот или нуклеоид прокариот издавна рассматривается каквместилище генов, как уникальный клеточный органоид, контролирующийреализацию наследственных признаков организмов и их передачу в поколениях.Основной принцип, лежащий в основе макромолекулярной структуры ДНК, это так называемый принцип комплементарности (рис.
17). Как ужеупоминалось, молекула ДНК состоит из двух взаимозакрученных цепей. Этицепи связаны друг с другом посредством взаимодействия их противолежащихнуклеотидов. При этом по структурным соображениям существование такойдвутяжной структуры оказывается возможным только в том случае, еслипротиволежащие нуклеотиды обеих цепей будут стерически комплементарны,т.е. будут своей пространственной структурой дополнять друг друга. Такимивзаимодополняющими – комплементарными – парами нуклеотидов являютсяпара А-Т (аденин-тимин) и пара Г-Ц (гуанин-цитозин).Следовательно, согласно этому принципу комплементарности, если в однойцепи молекулы ДНК мы имеем некую последовательность четырех сортовнуклеотидов, то во второй цепи последовательность нуклеотидов будетоднозначно детерминирована, так что каждому А первой цепи будетсоответствовать Т во второй цепи, каждому Т первой цепи – А во второй цепи,каждому Г первой цепи – Ц во второй цепи и каждому Ц первой цепи – Г вовторой цепи.Видно, что указанный структурный принцип, лежащий в основе двутяжногостроения молекулы ДНК, позволяет легко понять точное воспроизведениеисходной структуры, т.е.
точное воспроизведение информации, записанной в60цепях молекулы в виде определенной последовательности из 4 сортовнуклеотидов. Действительно, синтез новых молекул ДНК в клетке происходиттолько на базе уже имеющихся молекул ДНК. При этом две цепи исходноймолекулы ДНК начинают с одного из концов расходиться, и на каждом изразошедшихся однотяжных участков начинает собираться из присутствующих всреде свободных нуклеотидов вторая цепь в точном соответствии с принципомкомплементарности. Процесс расхождения двух цепочек исходной молекулыДНКпродолжается,исоответственнообецепидополняютсякомплементарными цепями. В результате, как видно на схеме, вместо однойвозникают две молекулы ДНК, в точности идентичные исходной. В каждойполучившейся «дочерней» молекуле ДНК одна цепь, как видно, целикомпроисходит от исходной, а другая является заново синтезированной.Главное, что еще раз необходимо подчеркнуть, это то, что потенциальнаяспособность к точному воспроизведению заложена в самой двутяжнойкомплементарной структуре ДНК как таковой, и открытие этого, безусловно,составляет одно из главных достижений биологии.Однако проблема воспроизведения (редупликации) ДНК не исчерпываетсяконстатациейпотенциальнойспособностиееструктурыкточномувоспроизведению своей нуклеотидной последовательности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
