Клетки и ДНК. Что такое ДНК

Клетки - мельчайшие живые системы, являющиеся основой всех организмов. Независимо от функции, все клетки обладают сходным внутренним строением. У клетки человека обязательно присутствует ядро, содержащее длинные молекулы ДНК, которые хранят наследственную (генетическую) информацию. Она определяет строение и работу каждой клетки организма, а в результате - индивидуальные особенности человека.

1. Ядрышко. Плотный участок ядра, где синтезируется рибосомная РНК, которая затем уходит в цитоплазму. 2. Митохондрия. Окруженное двойной мембраной тельце длиной 3 мкм. Служит своего рода котельной, где сжигаются питательные вещества с выделением энергии. Чем больше ее надо клетке, тем богаче она митохондриями. 3. Цитоплазма. Полужидкое содержимое между ее наружной мембраной и ядром. 4. Рибосома. Состоит из РНК и белка - место сборки белков из аминокислот. Самые многочисленные органеллы клетки. 5. Вакуоль. Окруженный мембраной пузырек, Он может содержать питательные вещества, отходы или синтезированные клеткой продукты. Чтобы вывести их наружу, вакуоль сливается с наружной мембраной. 6. Микроворсинки. Выпячивания клеточной мембраны увеличивают ее поверхность, что облегчает всасывание питательных веществ. Особенно много микроворсинок у клеток, выстилающих тонкую кишку.

7. Центриоли. Два пучка коротких трубочек, участвующих в клеточном делении. Они удваиваются, расходятся к полюсам и растягивают клетку на две дочерние. 8. Эндоплазматическая сеть. Система уплощенных мембранных вместилищ, пронизывающих клетку и транспортирующих внутри нее разные вещества. 9. Аппарат Гольджи. Уплощенные мембранные мешочки, оформляющие клеточные секреты и отделяющие вакуоли с ними, которые направляются к наружной мембране. 10. Ядро. Область, окруженная оболочкой из двойной мембраны, пронизанной порами Содержит ДНК (хромосомы). 11. Хромосома. Структура, образующаяся из удвоенной ДНК в ходе ее спирализации перед клеточным делением. 12. Клеточная мембрана. Тонкая полупроницаемая пленка, состоящая в основном из белков и жироподобных веществ.

Структура и функции клетки. Все клетки состоят из мембраны, полужидкой цитоплазмы и органелл - клеточных структур, выполняющих определенные функции. В глубине клетки расположено ядро с генетическим материалом (ДНК). У всех клеток, кроме половых, генетический материал одинаков, но активна лишь та или иная его часть, определяющая специфику данной ткани. Например, в любой клетке есть информация о синтезе инсулина, но вырабатывается он лишь поджелудочной железой.

Клетки имеют одни и те же основные органеллы, но могут сильно различаться по форме, размеру и продолжительности жизни в зависимости от своих функций. Скажем, жировые клетки шаровидные и заполнены вакуолями с жиром, а нервные - разветвленные, с длинными аксонами. Некоторые клетки лишены определенной формы: например, лейкоциты могут вытягиваться, протискиваясь в узкие пространства, и давать выросты, захватывающие микробов.

Хромосомы. Клеточное ядро содержит гигантские молекулы (нити) ДНК в которых записана генетическая информация.

Перед делением ДНК удваивается и скручивается в хорошо заметные под микроскопом тельца - хромосомы. Каждая из них состоит из двух копий ДНК (хроматид), соединенных в Х-образную структуру. При делении хроматиды разъединяются и расходятся в разные дочерние клетки. Потом они деспирализуются, и хромосомы снова исчезают. Однако для простоты говорят, что ядро всегда содержит не просто ДНК а хромосомы.

У человека в сперматозоидах и яйцеклетках по 23 хромосомы, а во всех прочих клетках - по 46: 23 отцовские и 23 материнские. В каждой половой клетке состав ДНК уникален, поэтому все дети в семье разные. Исключение - однояйцовые близнецы, образующиеся при разделении уже оплодотворенной яйцеклетки на две - после простого удвоения ДНК.

Что такое ДНК. ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота - молекула, присутствующая во всех организмах (иногда сохраняющаяся в их мертвых остатках). В ней зашифрована информация о строении белков, которая и определяет все функции клетки. ДНК состоит из соединенных в цепочку 4 типов азотистых оснований - аденина (А), тимина (Т), гуанина (Г) и цитозина (Ц). Это двойная спираль, нити которой, как застежка-молния, связаны парами А-Т, Г-Ц. Перед делением клетки ДНК удваивается: ее нити расходятся, и на каждой по тому же правилу (А-Т, Г-Ц) достраивается недостающая половина молекулы. Последовательность азотистых оснований - это и есть генетическая информация.

Гены. Ген - это участок ДНК, содержащий информацию о первичной структуре одного-единственного белка.

Чтобы использовать информацию, нити ДНК на участке данного гена временно разъединяются, и на одной из них по описанному выше правилу строится похожая на ДНК нить РНК (рибонуклеиновой кислоты). Она выходит из ядра и соединяется с рибосомой. Туда же транспортируются аминокислоты, каждому типу которых (всего 20) соответствует определенная последовательность трех оснований РНК (триплет). Это называется генетическим кодом. Аминокислоты соединяются между собой в порядке, задаваемом строением РНК, а значит, и гена, с которого она «скопирована».

Последовательность азотистых оснований во всей ядерной ДНК, соответствующей у человека 46 хромосомам, называется геномом.

Геном человека. В 1990 начат проект «Геном человека» - определение последовательности 3 млрд, пар оснований всей нашей ДНК - отдельно для каждого гена. В феврале 2001 в общих чертах прочитано 90% ДНК. Окончание проекта запланировано на 2004.

Расшифровка нашего генома важна для лечения и профилактики наследственных болезней. Сравнивая ДНК больных и здоровых людей, можно выявить генные аномалии (мутации) и (по крайней мере теоретически) их исправить путем генозаместительной терапии. Это не только устранит симптомы, но и предупредит передачу болезни потомству.

На льду. ДНК людей с наследственными болезнями хранится в генном банке.

1. ДНК в развернутом виде представляет собой спираль из двух непрочно соединенных между собой нитей, похожую на винтовую лестницу. 2. Пары оснований. Порядок их следования в структуре ДНК представляет собой запись генетической информации. 3. Углеводная «опора» нити ДНК образована цепочкой из молекул дезоксирибозы, соединенных остатками фосфорной кислоты. К каждому дезоксирибозному звену прикреплено азотистое основание.

Цифры и факты:
- Наше тело состоит примерно из 100 триллионов клеток.
- Самая крупная клетка человека - яйцеклетка: ее диаметр достигает 0,035 мм.
- Клетки ротовой слизистой живут меньше трех суток, постоянно заменяясь новыми.
- У человека около 30 000 генов, однако на них приходится всего 3% нашей ДНК; остальное, по-видимому, генетический «мусор».
- Между человеческими расами нет четких генетических границ. Изменчивость внутри расы сильнее, чем ее генетические отличия от других рас.
- Внутри зуба (если он не гниет) ДНК может сохраняться тысячи лет.
- С бактериями у нас 20% общих генов, с мышами - 90%, с шимпанзе - 99%.