Генетика для начинающих - Шляхов Андрей. Страница 8

Впрочем, при желании можно притянуть за уши аргумент, «доказывающий» это абсурдное утверждение. Солнце всходит на севере, и потому на севере холоднее – утреннее солнце еще не успело разогреться как следует и нагревает северные земли слабо. Но к полудню оно разогревается и южные земли нагревает интенсивно.

И попробуйте только сказать, что это не так!

Было бы утверждение, а подтверждающие аргументы всегда найдутся.

Глава четвертая

Генетика на клеточном уровне, или Геном состоит из хромосом

Давайте поднимемся с молекулярного уровня на клеточный. Мы имеем на это полное право, поскольку знаем, что такое ДНК, РНК и ген. Пришло время узнать, в каком виде хранится ДНК в клетке и как происходит деление клеток. Если вы думаете, что клетки при делении попросту распадаются на две части, словно разрезанное пополам яблоко, то сильно ошибаетесь. Деление клеток – сложный процесс. Знатоки утверждают, что оно сложнее составления бухгалтерского баланса. Но не спешите пугаться и волноваться. Мы с вами разберемся во всех тонкостях деления клеток, рассмотрим разные варианты и сделаем это самым нескучным образом.

А теперь – вопрос.

Какая буква самая главная в алфавите, с точки зрения генетиков?

Подсказка: эта буква есть и в кириллице, и в латинице.

Первым делом на ум, конечно же, приходит буква «Г» – генетика, ген, генофонд! – но кириллической буквы «Г» нет в латинском алфавите, а в кириллическом нет латинской буквы «G».

«М»? В честь Грегора нашего Менделя?

Нет, не «М».

Предупреждение: вопрос шуточный, и ни один поисковик не даст вам правильного ответа.

А правильный ответ вот такой – буква «Х»!

Почему?

Да потому что такую форму приобретают во время деления клетки хромосомы – структуры, хранящие наследственную информацию. Каждая хромосома представляет собой одну молекулу ДНК [5]. У каждого биологического вида в норме должно быть строго определенное число хромосом. У человека их сорок шесть.

Набор хромосом называется кариотипом. Также кариотипом называется совокупность признаков полного набора хромосом данного организма. Обратите внимание – совокупность признаков полного набора хромосом, а не совокупность признаков организма, определяемая этим набором хромосом. Совокупность внешних и внутренних признаков организма называется фенотипом. А совокупность всех генов организма называется генотипом.

Проще говоря – генотип выглядит как кариотип и определяет фенотип. Обратите внимание на то, что все названия «типов» в этой фразе расположены в алфавитном порядке – генотип, кариотип, фенотип. Это поможет вам правильно запомнить последовательность.

Свое звучное название хромосомы получили благодаря своей способности связывать ряд красителей, используемых для приготовления «микроскопических» препаратов, проще говоря – за способность к окрашиванию. «Хромосома» в переводе с греческого означает «окрашенное тело».

Неизвестно, кому именно из ученых принадлежит честь первооткрывателя хромосом. На это звание претендовала добрая дюжина биологов, но в конце концов первооткрывателем стал считаться немецкий биолог Вальтер Флемминг, основатель цитогенетики, или «клеточной» генетики (греческое «цитос» означает «клетка»), который собрал все известные на то время сведения о хромосомах, систематизировал их и изложил в своем труде ««Zellsubstanz, Kern und Zelltheilung», изданном в Лейпциге в 1882 году.

Флемминг не был генетиком, да и не мог им быть, поскольку никакой генетики в то время не существовало. Флемминг был цитологом, изучал живые клетки со всем их содержимым, в том числе и с хромосомами, которые можно было увидеть в микроскоп на стадиях профазы, метафазы или анафазы митоза.

Профаза… Метафаза… Анафаза… Митоз…

Столько непонятных слов разом.

Давайте разбираться.

Митоз, или непрямое деление – это наиболее распространенный способ воспроизводства эукариотических (имеющих ядро) клеток.

Биологическое значение митоза состоит в строго одинаковом распределении хромосом между дочерними клетками, что обеспечивает их генетическую идентичность и позволяет сохранять преемственность в ряду клеточных поколений.

Митоз

Промежуточная между двумя делениями фаза называется интерфазой (см. рисунок). В интерфазе клетка увеличивает свою массу и удваивает хромосомный набор, готовясь к предстоящему делению. В интерфазе хромосомы находятся в клеточном ядре в виде тонких нитей и неразличимы в микроскоп. В микроскоп можно увидеть только само ядро.

Когда подготовка заканчивается, настает время делиться.

Настает время митоза.

Первая фаза митоза – профаза – является наиболее продолжительной фазой. Начинается она с того, что нити-хромосомы утолщаются и сворачиваются в спираль. Хромосомы удвоились, но пока что они соединены попарно перемычками, называемыми центромерами.

Ядерная мембрана исчезает. Хромосомы вырываются из ядра на свободу и рассредоточиваются по всей клетке. Сдвоенные хромосомы, тонкие нити которых скручены в относительно толстую спираль, видны в микроскоп. Они имеют вид буквы «Х» с перемычкой-центромерой посередине.

В клетке есть парные органеллы (клеточные органы) называемые центриолями. Центриоли участвуют в делении клетки. Они представляют собой цилиндрическое образование, состоящее из девяти пучков микроскопических трубочек. В интерфазе центриоли располагаются в центре клетки (потому у них и название такое).

В конце профазы центриоли расходятся из центра клетки в противоположные стороны, образуя два полюса.

Вторая фаза митоза называется «метафазой». Разошедшиеся к полюсам центриоли образуют так называемое «веретено деления». Веретено это состоит из микротрубочек, которые прикрепляются к хромосомам, и предназначено оно для честного дележа хромосом между двумя клетками.

Каждая центриоль образует микротрубочки по числу хромосом (сорок шесть – в человеческой клетке). К каждой паре хромосом тянутся микротрубочки от разных центриолей. Каждая микротрубочка прикрепляется к «своей» хромосоме.

Если центриоли расположены у полюсов, то хромосомы выстраиваются возле условного «экватора», отчего вся система «центриоли – хромосомы» приобретает веретенообразную форму, давшую ей название.

Суть метафазы заключается в образовании веретена деления. Как только оно образовано, начинается третья фаза митоза, которая называется анафазой.

Во время анафазы разрушаются центромеры, скреплявшие хромосомы попарно, и хромосомы, подтягиваемые сокращающимися микротрубочками, расходятся к полюсам клетки.

В заключительной, четвертой фазе, называемой «телофазой», хромосомы раскручиваются в нити и «укладываются» во вновь образующиеся ядра, а в экваториальной зоне клетки образуется перетяжка, в конечном итоге разделяющая клетку надвое. Вместо одной материнской клетки появляются две дочерние. На этом процесс деления клетки завершается, и наступает интерфаза – подготовка к следующему делению.

Митоз клеток нашего организма длится от получаса до часа. На протяжении всей жизни в нашем теле осуществляется примерно сто триллионов клеточных делений. Сто триллионов – это десять в четырнадцатой степени – 100 000 00 000 000!

Давайте заодно рассмотрим и другой процесс деления клеток, в результате которого не происходит удвоения числа хромосом в материнской клетке и дочерние клетки получают по половинному набору хромосом. Такой вид деления называют мейозом. Путем мейоза образуются половые клетки – сперматозоиды и яйцеклетки.

Мейоз проходит в два этапа. Первое деление клеток происходит с удвоением числа хромосом, но в процессе деления хромосомные пары не разделяются надвое! В результате обе дочерние клетки получают от материнской парные хромосомы, скрепленные центромерами.