Клітинний цикл. Мітоз як механізм безстатевого розмноження еукаріот. Генетичне значення мітозу (на самоопрацювання).

Тема: Матеріальні основи спадковості.

Лекція № 2

План.

1. Нуклеїнові кислоти і білки, їх будова (на самоопрацювання).

2. ДНК як носій генетичної інформації. Механізм реплікації ДНК.

3. Хромосоми, хімічний склад. Будова та морфологія хромосом. Організація хроматину. Каріотип.

5. Ендорепродукція: ендомітоз, політенія, амітоз.

Згідно з хромосомною теорією спадковості успадковані ознаки закладені в матеріальних одиницях, генах, які розташовуються в хромосомах клітинного ядра, які, у свою чергу, складаються з білків та універсальних носіїв генетичної інформації — молекул ДНК (дезоксирибонуклеїнової кислоти).

За хімічною природою ДНК є складні високомолекулярні біополімери, мономерами яких є нуклеотиди, молекули яких складаються з залишків азотистої основи, вуглеводу (дезоксирибоза) та фосорфної кислоти (Евері, Мак-Леода і Мак-Карті, 1944 р.). Тому нуклеїнові кислоти можна ще назвати полінуклеотидами. Різних азотистих основ, що входять до складу нуклеотидів, всього чотири: пурини – аденін (А), гуанін (Г) і пірімідіни – цитозин (Ц), тимін (Т).

Дослідженнями встановлено, що безперервна послідовність пурінових і пірімідінових основ уздовж ланцюга ДНК утворює гени, міжгенні інтервали, знаки початку і кінця зчитування інформації в межах гена; визначає спадковий характер синтезу специфічних білків клітини і, отже, спадковий характер обміну речовин.

Фізична структура молекули ДНК була з'ясована в 1953 році. Згідно моделі фізичної структури, яку запропонували Дж.Уотсон і Ф.Крик, ДНК є подвійною спіраллю, а компліментарна взаємодія між двома нитками цієї спіралі здійснюється між пурином одного нуклеотиду і піримідином іншого завдяки слабкому водневому зв'язку. Утворення зв'язків в молекулі ДНК здійснюється за принципом компліментарності, тобто додатковості (Ц з’єднується лише з Г, а А – лише з Т). Принцип компліментарності лежить в основі механізму копіювання генетичної інформації (реплікації ДНК) і передачі нащадкам.

У клітинах еукаріотів (наприклад, тварин, рослин або грибів) ДНК знаходиться в ядрі клітини у складі хромосом, а також в деяких клітинних органелах (мітохондріях і пластидах). У клітинах прокаріотів (бактерій і архей) кільцева або лінійна молекула ДНК, так званий нуклеоїд, знаходиться в цитоплазмі і служать матеріальними носіями цитоплазматичної спадковості. У них і у нижчих еукаріот (наприклад дріжджів) зустрічаються також невеликі автономні кільцеві молекули ДНК, так звані плазміди. Крім того, одно- або дволанцюжкові молекули ДНК можуть утворювати геном ДНК-вірусів

Процес самовідтворення (авторепродукції) молекул ДНК називається реплікацією і відбувається при активній участі ферментів. Особливі розплітаючі білки послідовно як би проходять уздовж системи водневих зв'язків, що сполучають азотисті основи обох полінуклеотидних ланцюгів, і розривають їх. Одиночні полінуклеотидні ланцюги ДНК, що утворилися в результаті, добудовуються згідно з принципом компліментарності за допомогою ферменту ДНК-поліиерази за рахунок вільних нуклеотидів, які завжди знаходяться в цитоплазмі і ядрі. Навпроти гуанілового нуклеотиду стає вільний цитозіловий нуклеотид, а навпроти цитозілового, у свою чергу, гуаніловий і так далі. У ланцюзі, що знов утворився, виникають вуглеводно-фосфатні і водневі зв'язки. Таким чином, в ході самовідтворення ДНК з однієї молекули синтезуються дві дочірні, які є точними копіями материнської ДНК.

Реплікація забезпечує копіювання генетичної інформації і передачу її з покоління в покоління, генетичну ідентичність дочірніх клітин, що утворюються в результаті мітозу, і сталість числа хромосом при діленні клітини.