ИНТЕРФАЗНОЕ ЯДРО

У большинства эукариотных клеток хроматин выявляется как видимые хромосомные образова­ния только во время клеточного деления - в ми­тозе. Цитологическими исследова­ниями было установлено, что клетки проходят митотический цикл деления, состоящий из хорошо различимых фаз и периода между делениями, ко­торый является важнейшим в жизни клетки и который на ранних этапах развития цитологии ученые игнорировали, рассматривая как фазу «отдыха», или интерфазу.

Таким образом, интерфаза (лат. inter - между и греч. phasis - появление) - часть клеточного цикла (в делящихся клетках) между двумя после­довательными митозами. К интерфазе относят также временный выход клетки из цикла (состояние покоя).

Интерфазное ядро имеет сходную структуру с рабочим ядром. Однако его основная функция - синтез ДНК после деления ядра. Кроме того, в интерфазе происходят синтез гистонов (основных белков), входящих в состав хромосом, РНК и на­копление запаса энергии за счет синтеза АТФ и других макроэргических соединений. Синтез ДНК и гистонов происходит синхронно и их ко­личественное соотношение обычно постоянно. Интенсивно синтезируются также белки, которые затем участвуют в образовании веретена деления.

В активно делящихся клетках синтез белков и РНК в целом продолжается практически непре­рывно на протяжении всей интерфазы. Реплика­ция ДНК происходит в течение строго опреде­ленного периода, что впервые было установлено при измерении содержания ДНК в интерфаз­ных ядрах с помощью микроспектрофотометрии (П. Уолкер, 1952; К. Патау, X. Свифт, 1953). Эти измерения показали, что по содержанию ДНК ядра распадаются на три группы: еще не приступившие к репликации, осуществляющие репликацию и завершающие репликацию. В свя­зи с этим интерфазу принято разделять на три периода: пресинтетический (G₁), синтетический (S) и постсинтетический (G₂) (рис. 47).

Экспериментально установлено, что синтез ДНК происходит в периоде S. Продолжительность интерфазы составляет, как правило, до 90 % времени всего клеточного цикла, удвоение ДНК продолжается примерно 6-10 ч, завершается за 3-4 ч до начала митоза.

Согласно гипотезе Дж. Уотсона и Ф. Крика, сформулированной ими в 1953 г., молекулярный механизм удвоения, или репликации (позднелаъ-replicatio - повторение), редупликации, aymonpодукции, состоит в следующем: сначала двухцепочечная спираль молекулы ДНК раскручивается 1 обе ее нити отделяются друг от друга, затем каждая из них действует как матрица, на которой синтезируется комплементарная ей нить. В течение цикла каждая молекула ДНК удваивается один раз.

Репликация - процесс самовоспроизведение макромолекул ДНК, обеспечивающий точное ко­пирование генетической информации и передачу ее от поколения к поколению. В репликации участвует фермент ДНК - полимераза; синтез ДНК идет со скоростью около 1000 нуклеотидов у бак­терий и около 100 - у эукариот в секунду. Репликация - процесс полуконсервативный, так какпри синтезе двух дочерних молекул ДНК каждая из них содержит одну «новую» и одну «старую» цепочку. Единица репликации - репликон (термин предложили Ф. Жакоб и С. Бреннер, 1953). Фрагменты, синтезируемые в ходе репликации наодной цепи, соединяются ферментом ДНК- лигазой. В самоудвоении участвуют белки, pacплетающие двойную спираль ДНК, стабилизирующие расплетенные участки, предотвращающие запутывание молекул. У эукариот репликация происходит одновременно во многих точках одной молекулы ДНК.

Репликацией называют также удвоение хромосом, в основе которого лежит репликация ДНК.

Таким образом, в живой природе действ; матричный принцип биосинтеза макромолекул (белка, нуклеиновых кислот). Он полностью отличается от принципа синтеза полимеров в живой природе, заводской или лабораторной установке, в основе которого лежит неупорядоченное, случайное соударение молекул мономеров. Матричный синтез в процессе транскрипции

Репликация ДНК

Рис. 47. Схематическое изображение клеточного цикла: G0 - период, в котором рост клетки может приостанавливаться, но клетка растет до вхождения в S -период; G1 - пресинтетический период: ядра содержат нереплицированное диплоидное количество ДНК; S - синтетический период: идет репликация ДНК; G2 - постсинтетический период: ядра содержат реплицированное (тетраплоидное) количество ДНК; М - митоз

РНК с ДНК, трансляции при белковом синтезе, репликации ДНК основан на комплементарности пуриновых и пиримидиновых оснований. Благо­даря этому осуществляются упорядоченное, четко запрограммированное взаимодействие мономеров с матрицей-макромолекулой и создание новых полимеров заданной структуры. Именно поэтому матричный принцип биосинтеза рассматривается как специфическое и неотъемлемое свойство жизни.

Белок (или реплика), возникающий в процес­се биосинтеза, имеет иную химическую природу, чем матрица, поэтому этот процесс часто назы­вают гетерологической репликацией (греч. heteros - другой, разный). При самоудвоении ДНК, или синтезе РНК на ДНК, и матрица и реплика являются полинуклеотидами. Это гомологическая репликация (греч. homos - равный, одинаковый).

Поиск по сайту: