Д.Г. Кнорре, С.Д. Мызина - Биологическая химия (1128707), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Обычно эти клетки содержат одну гигантскую молекулу двуспиральной ДНК, состоящую из нескольких миллионов нуклеотидов. Иногда, по аналогии с эукариотической плеткой, ее называют хромосомной ДНК. В некоторых случаях в прокариотических клетках, в дополнение к этой ДНК, присутствуют еще и относительно маленькие молекулы ДНК (длиной в несколько тысяч нуклеотидов), несущие дополнительную информацию; их называют плаэжидажи. В большинстве случаев плазмиды копируются независимо от хромосомной ДНК и клетки могут содержать ряд подобных молекул. Несмотря на маленькие размеры, они придают клетке ряд особенностей, чрезвычайно важных для их выживания, например устойчивость к определенным антибиотикам.
Прокариотические клетки обладают относительно маленькими размерами. Их линейные размеры имеют порядок 1 мкм, а самые маленькие из известных прокариотических клеток — лшкоилазлы — имеют размер около 0,3 мкм. Все прокариотические клетки могут функционировать независимо и, следовательно, должны рассматриваться как одноклеточные живые организмы (прокариоты). К этой группе живых организмов относят микоплазмы, бактерии и синезеленые водоросли (цианобактерии). Бактерии можно разделить на две основные группы: эубактерии (действительные бактерии) и .архебактерии, К последним относят микроорганизмы, живущие в экстремальных условиях — в горячей или сильно- кислотной среде (термоацидофилы), в концентрированных соляных растворах (галофилы) и др.
Условия жизни .архебахтерий, по-видимому, достаточно близки к тем, которые существовали нв Земле в период зарождения жизни. ОСОг + 240~ + 24 е -+ СаН~ Ое + 60 0 (1.3) На первой стадии энергия, переносимая электроном, используется специалпзпрованной мембранной системой для фосфорилирования АДФ. Весь ппрцесс называют фотосиктезож, в превращение АДФ в АТФ в эюй системе — ротосиатетическиж фосфорилирооаниеж. Помимо выработки АТФ фотосинтез обеспечивает биосферу и атмосферу органическими соединепилми и кислородом. Огромное число лсивых организмов не обладает системой для фотосинтеза и в качестве источника энергии использует процесс окисления органических сое- Эуквриотические клетки обладают существенно большими размерами, и обычно их линейные размеры колеблются в пределах 10 — 30 мкм.
В особых случаях оии еше существенно больше. Так, гигантская средиземноморская водоросль Асегоби!аета может достигать длины нескольких метров. Нейроны, которые проводят сигналы от мозга к различным точкам, могут быль длиной в несколько метров, Существует ряд важных одноклеточных эукариотических организмов. К ним относят все Ргогогоа (амебы, инфузории и др.), дрожжи, одноклеточные водоросли,— например, хлорелла. Внутреннее устройство эукариотичесхой клетки несравнимо сложнее, чем у поокариотов. Главные особенности этих структур буду" рассмотрены в гл. 2.
В противоположность прокариотам эукариотическис клетки способны образовывать многоклсточные организмы с разнообразной специализацией клеток различных типов. Наиболее сушсствснныс особенности многоклеточных организмов, необходимые для рассмотрения следующего материала по биохимии, будут представлены в й !.4. Утверждение о том, что клетки действуют в соответствии со своей наследственной программой, не вполне корректно.
Многие клетки могут быть инфицированы особыми частицами, содержащими свою собственную программу как в виде молекулы ДНК, так и в виде молекулы РНК. Такие частицы называют оирдсажи. Кроме нуклеиновых кислот вирусы содержат специфические белки, а в некоторых случаях и фосфолипидные мембраны. После проникновения в клетку вирусы запускают биохимический аппарат клетки в основном на производство вирусных нуклеиновых кислот н белков и в конечном счете на образование новых вирусных частиц, сопровождающееся в основном разрушением клетки. Различные вирусы могут инфицировать клетки животных, растений, микроорганизмов, Вирусы, инфицирующие микроорганизмы, обычно называют бактериофагами.
Общие принципы строения и основные типы вирусных структур будут рассмотрены в 8 3.8, а механизмы размножения внутри клетки — в й 5.7. В ряде случаев, особенно у растений, клетки могут инфицироваться молекулами РНК без участия белков. Некоторые из них способны воспроизводиться внутри клетки сами по себе, используя внутриклеточные биохимические механизмы. Такие инфицирующие РНК называют оироида ии. Другие типы могут воспроизводиться только при одновременном присутствии в зараженной клетке определенных вирусов, нх называют оирусоидажи. Принципы действия и тех, и других исследованы много хуже, чем вирусов. 1.3. ОСНОВНЫВ ЧЕРТЫ ОРГАНИЗАЦИИ ЭУКАРИОТИг11"СКИХ КЛЕТОК Основным признаком зукариотической клетки является наличие ядра, содержащего преобладающую часть клеточной ДНК.
Эта ДНК существует в виде многокомпонентного комплекса с большим набором белков, называемого гро.иатииолс Обычно ядро содержит несколько огромных двуспиральных молекул ДНК, каждая из которых состоит из десятков или даже нескольких сотен миллионов нуклеотидов. На определенных стадиях, предшествукнцнх клеточному делению, хроматин конденсируется и в световой микроскоп можно наблюдать характерные структуры. Эти структуры называют гро.аосожа ии: они были обнаружены задолго до того, как ученые узнали, что ДНК является важнейшим переносчиком наследственной информации.
В конце 111 в. было открыто, что число хромосом удваивается с' образованием пар идентичнмх хромосом непосредственно перед делением клетки. Таким образом, Томас Морган постулировал, что хромосомы являются основными структурами, отвечающими за наследственность. Лролосо иная гпсорил наслсдстоеиности является одной из основных теорий генетики — биологической дисциплины, изучающей наследственность живых организмов.
Общепризнано, что хромосомы не образуются де иоио при конденсации хроматина, а существуют в виде определенных органелл во все время жизни клетки, правда в довольно диффузной форме. Половое размножение является наиболее типичным для зукариотических организмов, особенно длл многоклеточных. Сперматозоид и неоплодотворенног 24 яйцо содержат один набор хромосом, их называют ~авлоидиыжи илстхажи. Оплодотворение приводит к образованию диилоидиой клетки, содержащей два набо- ра хромосом. Все последующие деления протекают в основном с сохранением диплоидного типа клеток потомства.
Этот тип деления называют иитооож. Не- сомненно, мигов должен включать в себя удвоение хромосом как обязательную стадию. Число хромосом является определенным для каждого вида. Например, диплоидные клетки дрожжей содержат 4 пары хромосом, диплоидные человечес- кие клетки — 23 пары хромосом с общим числом остатков нуклеотидов 1,2. 10ю(3 ° 10а пар нуклеотидов на гаплоидный набор). Клеточный цикл эукариотических клеток, подвергающихся последовательным житотичсскиж дслсиияж, состоит из двух основных периодов. Первая стадия, называемая иитсрфазой, заключается в накоплении химических соединений необходимых для деления. Обычно в интерфазе выделяется две фазы: С и Я 6-фаза создает предпосылки, необходимые для последующего деления.
Во время фазы Я происходит реплнкация и, таким образом, все хромосомные ДНК появляются в виде двух идентичных двуцепочечных копий. За интерфазой после короткой промежуточной фазы начинается мигов, Первая фаза митоза (арофаэа) заключается в образовании двух четко очерченных дочерних хромосом, соединенных в их центральной части — центрамерном районе. Эти структуры называют зуожатида.ии. Необходимо отметить, что конденсация происходит одновременно с разрушением ядерной мембраны. После образования хроматид на следующей стадии (.астафаэс) они движутся к середине делящейся клетки и собираются все на одной плоскости. На этой стадии хромосомы теряют все мембранное окружс ние. Потом все пары начинают разделяться, двигаясь к полюсам материнской клетки (аиафаэа).
Как только хромосомы собираются у соответствующих полюсов, начинается их деконденсация. Это сопровождается сборкой новых ядерных мембран и образованием двух новых ядер (телофаоа). Конечная стадия митоза заключается в разделении цитоплазмы и, соответственно, образовании двух разделенных дочерних клеток. Наличие ядра является главной, но не единственной структурной особенностью зукариотических клеток. В цитоплазме существует ряд других внутри- клеточных органелл, окруженных своими собственными мембранами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
