1.3 Организация наследственного материала у неклеточных форм,

про- и эукариот

Молекулярно-генетический уровень организации живого связан с

хранением и потоком информации в сменяющихся поколениях клеток и

организмов. В клетке в этом потоке последовательно участвуют ДНК ядра,

цитоплазмы, и-РНК, т-РНК, рибосомы и ферменты активации аминокис-

лот. Они обеспечивают процессы синтеза белка, обмена веществ, законо-

мерности роста, размножения, наследственность и изменчивость.

Наследственный материал вирусов представлен дву- или одноцепо-

чечной молекулой ДНК или РНК. Размеры нуклеиновых кислот РНК-

содержащих вирусов меньше, чем у ДНК-содержащих вирусов. У вируса

табачной мозаики РНК образует одноцепочечную спираль длиной до 300 нм

и диаметром 8 нм. Двухцепочечную РНК имеет вирус иммунодефицита

человека (ВИЧ). Большинство бактериофагов — ДНК-содержащие.

11

В ДНК вирусов закодирована информация обо всех его структурных

белках. Многие вирусы содержат гены специфических ферментов, контро-

лирующих репликацию ДНК клетки-хозяина. Мелкие вирусы содержат

только 3 гена, которые кодируют А-белок, репликазу, белок оболочки. Ге-

ны вирусов могут существовать в виде фрагментов ДНК, разделенных ге-

нетически инертными нуклеотидными последовательностями, которые в

момент работы генов «вырезаются» и целостность генетической информа-

ции восстанавливается.

Транскрипция и репликация генетической информации осуществляет-

ся с участием ферментов клетки-хозяина.

«Хромосомы» прокариот представлены голой кольцевой молекулой

ДНК. Прокариоты содержат только по одной хромосоме и являются гаплои-

дами. Молекулярная масса ДНК прокариот соответствует примерно 2 тыс.

структурных генов. Гены располагаются линейно и несут информацию о

структуре 3–4,5 тыс. различных белков.

Хромосомы эукариот, в отличие от хромосом прокариот, построены

из нуклеопротеидов, главными компонентами которых являются ДНК и

два типа белков — гистоновых (основных) и негистоновых (кислых) бел-

ков. Установлено, что в хромосомах эукариот (за исключением политен-

ных хромосом) имеется лишь одна непрерывная нить ДНК, представляю-

щая единую гигантскую двуспиральную молекулу, состоящую из сотен

миллионов пар нуклеотидов. Длина ДНК в хромосоме может достигать не-

скольких сантиметров. Подтвердилось предположение Н. К. Кольцова, ко-

торый писал еще в 30-х гг.: «В основе каждой хромосомы лежит тончай-

шая нить, которая представляет собой спиральный ряд огромных органи-

ческих молекул — генов. Возможно, что эта спираль является одной ги-

гантской молекулой». В метафазе митоза хромосомы, состоящие из 2-х силь-

но спирализованных хроматид, хорошо заметны, но гены в них остаются

неактивными на протяжении всего деления. После окончания митоза про-

исходит деспирализация хромосом.

ДНК эукариот по структуре похожа на ДНК прокариот. Различия ка-

саются: количества нуклеотидов в генах, длины молекулы ДНК, порядка

чередования нуклеотидных последовательностей, формы укладки (у эука-

риот — линейная, у прокариот — кольцевая).

Для эукариот характерна избыточность ДНК. Количество ДНК, участ-

вующее в кодировании белков, составляет только 2 %. Остальная часть

ДНК представлена одинаковыми наборами нуклеотидов, повторяющимися

много раз — повторами. Различают многократно и умеренно повторяю-

щиеся последовательности. Они образуют конститутивный гетерохрома-

тин (структурный). Он встроен между уникальными последовательностя-

ми. Избыточные гены — это гены представленные в геноме 2-мя и более

(до 10⁴) копиями.

12