НАСЛЕДСТВЕННОСТИ
Современная клеточная теория включает следующие положения:
• клетка – основная структурно-функциональная и генетическая единица живых организмов, наименьшая единица живого;
• клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны по строению, химическому составу и важнейшим проявлениям процессов жизнедеятельности;
• каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки;
• клетки многоклеточных организмов специализированы, они выполняют разные функции и образуют ткани.
Клетка ─ это живая система, основа строения и жизнедеятельности всех животных, растений и других организмов, способна размножаться, видоизменяться и реагировать на раздражения. В природе не известно более мелких живых структур, в которых бы проявлялись подобные свойства. Через неё происходит поглощение, превращение, накопление и использование веществ и энергии. В ней хранится, перерабатывается и реализуется генетическая информация. Все её биохимические функции происходят в определенных структурах называемых органелами. Ядро клетки, с её хромосомным аппаратом и генами, является источником наследственной информации, которая определяет характер развития свойств и признаков организма. Размер одноклеточной амёбы достигает 1-2 мм, одноклеточной водоросли более 1 см, яйцо птицы - это одна клетка от 1 до 10 см.
Клетки живых организмов делятся на два типа: прокариоты (бактерии и синезеленые водоросли) и эукариоты (все остальные одно и многоклеточные организмы).
Прокариоты─ клетки, не имеющие заключенного в мембрану ядра. Существуют изолированно, вне связи с другими клетками, размер от 0,5 до 3 мкм. Они биохимически универсальны, выбирая лучшие питательные вещества для своей жизнедеятельности, приспособлены к различным условиям. Строение ─ клеточная мембрана, внутри необозначенная структура ─ нуклеоид, темные пятнышки ─ рибосомы, синтезирующие белок. Все остальное цитоплазма.
Эукариоты ─ это клетки, ядро которых заключено в мембрану. Они в 1000-10000 тыс. раз больше прокоариот, отличаются большим разнообразием форм и функций. В составе организмов они существуют и взаимодействуют друг с другом. Например, человеческое тело состоит 250 трилл. клеток.
Строение клетки. Каждая клетка эукариот имеет почти одинаковое строение.
Цитоплазма─ это внутриклеточная жидкость, где происходит биосинтез белка и другие процессы. Она представляет собой набор мембран, образующих эндоплазматическую сеть, которая подразделяется на гранулярную с рибосомами и агранулярную, состоящую только из мембран. Оболочка клеток осуществляет связь между окружающими и со средой обитания.
Рибосомы ─ мелкие частицы, рассеянные по цитоплазме, служат местом синтеза белка.
Митохондрии ─ тельца разной формы, величиной 0,2-,5 мкм в которых синтезируется АТФ – аденазинтрифосфорная кислота, необходимая для восстановления энергетических затрат клетки. Внешняя поверхность их гладкая, внутренняя состоит из складок, называемых кристами. Внутреннее полужидкое содержимое, или матрикс содержит ферменты. В них происходит превращение энергии питательных веществ в биологическую энергию. В клетках растений имеются пластиды, где происходит синтез органических веществ.
Комплекс Гольджи ─ встречается во всех клетках, кроме спермиев и красных кровяных телец. Это набор цистерн, плотных пузырьков, прозрачных полостей, расположен около ядра и окружает центриоли. Его функция ─ это изоляция и выведение из клетки вредных продуктов обмена веществ и соединений, попадающих в клетку из внешней среды.
Лизосомы─ представляют собой ограниченные мембраной тельца, которые содержат разнообразные ферменты, способные гидролизовать чужеродные ДНК вирусов и выполнить защитную функцию клетки.
Эндоплазмотическая сеть представлена в клетке разветвленной сетью каналов, через которые осуществляется взаимосвязь различных элементов клетки, связь её с окружающей средой в процессах синтеза и обмена веществ. Клеточный центр, или центрсома состоит из мелких округлых гранул ─ центриолей, которых в клетке две. Это динамический центр клетки, имеющий важное значение в период её деления. В растительных клетках есть вакуоли, которые поддерживают водное равновесие и обеспечивают рост клетки.
Ядро─ наиболее крупный органоид клетки, отделено от цитоплазмы двойной мембраной, с эндоплазмотической сетью, через которую происходит обмен молекулами между ядром и цитоплазмой. Внутри ядра выделяется нуклеоплазма, коллоидный раствор с ферментами, регуляторные белки и рибонуклеиновые кислоты. В ядре находятся ядрышки, скопления рибосомальной нуклеиновой кислоты (РНК), необходимой для построения рибосом, а также хромосомы, в которых сосредоточена основная масса генетической информации организма. Если клетку окрасить фуксином, то под микроскопом можно увидеть сеть тонких нитей ─ это хроматин, или содержащаяся в ядре ДНК.
Хромосомы ─ это сомовоспроизводящиеся ядерные структуры и носители генов. На ранней стадии деления клетки каждая хромосома представляет собой длинную нить, называемую хромонемой. Хромосома обязательно имеет центромеру ─ функция которой механический центр.
По месту расположения центромер хромосомы делятся на:
1. Метацентрические ─ с центромерой посредине хромосомы, соотношение плеч 1:1
2. Субметацентрические ─ центромера около середины, соотношение плеч 1 : 1, но >3.
3. Акроцентрические ─ центромера ближе к концу хромосомы соотношение плеч 1 : <3,
4. Телоцентрические ─ центромера на самом конце или близко к ней, соотношение плеч равно 0:1.
Хромосомы подразделяют по длине. Абсолютная и относительная их длина служит иногда главным критерием для их распознавания. По химическому составу хромосома состоит из комплексов нуклеиновой кислоты и белка, соединенных между собой двухвалентными ионами и водородными связями. В их состав входят ДНК, РНК, низкомолекулярные белки гистоны и протамины, фибрилярный триптофаносодержащий негистоновый белок. В оболочке содержатся липоиды. ДНК и РНК соединены в структуру, называемую нуклеопротеидным комплексом.
Хромосомы подразделяются на аутосомы, аллосомы гетерохромосомы. Аутосомы ─ нормальные по виду, размерам и по поведению хромосомы, входящие в клетки тела (сомо). Аллосомы ─ это гигантские хромосомы, обнаруженные в слюнных железах личинок мух дрозофил. Гетерохромосомы ─ это половые хромосомы, отличающиеся от остальных по форме и величине, имеют отношение к определению пола у млекопитающих ХХ – женские и ХУ- мужские. В соматических клетках число хромосом в два раза больше, чем в половых, т. к. каждый организм получает одну половину от матери и другую от отца. Парные хромосомы, полученные от родителей называются гомологичными.
Одинарный набор хромосом называют геномом, двойной сомотических клеток называют кариотипом, который определяется числом хромосом, их величиной и формой. Для обозначения набора половых клеток применяют название гаплоидный, т. е. с одним набором, где каждая хромосома имеется в единственном числе (n).
Диплоиды ─ это клетки или особи с двойным набором гомологичных хромосом, полвина которых получена от отца, а половина от матери и обозначают их 2 n. Количество хромосом в клетках, т. е. кариотип: человек – 46 хромосом, КРС – 60, лошадь – 64, свинья – 38, овца – 54, кролик – 44, собака – 78, курица – 78, утка – 80, гусь – 82, коза – 60, индюк – 80, дикий кабан – 36. Кариотипы различаются по числу хромосом, по их форме, по величине, по месту расположения центромеры.
Существует 4 правила хромосом.
Правило постоянства числа хромосом. Соматические клетки организма каждого вида в норме имеют строго определенное число хромосом (у человека – 46, у дрозофилы – 8, у крупного рогатого скота – 60, у лошади – 64, у свиньи – 38, у овцы – 54).
Правило парности хромосом. Каждая хромосома в диплоидном наборе имеет гомологичную — сходную по размерам, расположению центромеры и содержанию генов.
Правило индивидуальности хромосом. Каждая пара хромосом отличается от другой пары размерами, расположением центромеры и содержанием генов хромосому.
Правило непрерывности хромосом. В процессе удвоения генетического материала новая молекула ДНК синтезируется на основе информации старой молекулы ДНК (реакция матричного синтеза – каждая хромосома происходит оттакой же хромосомы).