Андрей Сазонов - Мифы о микробах и вирусах. Как живет наш внутренний мир

Комбинация четырех нуклеотидов – это своеобразный «шифр», которым «зашифрована» информация. Участок ДНК, кодирующий один отдельный признак организма, называется геном. Ген – это не отдельная молекула и не группа молекул, а отдельный участок гигантской молекулы ДНК.

Рис. 13. Фрагмент молекулы ДНК

Цепочки, составляющие молекулы ДНК, могут разрываться и вновь соединяться. Природа предусмотрела подобную возможность, в детали которой мы вникать не станем, ибо нам сейчас это не нужно. Нам нужно понимать, что эти цепочки можно разрывать, вставлять туда «посторонние» участки (то есть чужие гены) и «сшивать» заново. А можно не вставлять, а вырезать… А еще схожие (парные) молекулы ДНК могут обмениваться участками друг с другом.

Хромосома представляет собой одну молекулу ДНК в комплексе с некоторыми белками, которые, если говорить грубо и просто, выполняют роль «упаковки» для молекулы ДНК. Сами хромосомы, «упакованные» вместе и компактно, образуют клеточное ядро.

В безъядерных клетках хромосом как таковых не бывает. Например, у бактерий единственная молекула ДНК не «упакована», а просто замкнута в кольцо. Комплекс из «кольцевой» молекулы ДНК с белками и некоторыми другими веществами называется нуклеоидом. Выражение «бактериальная хромосома» являющееся не совсем грамотным, тем не менее часто употребляется в околонаучной литературе осознанно, поскольку, что такое хромосома, представляют все (ну, хотя бы отдаленно), а о нуклеоидах никто, кроме биологов и медиков, не имеет понятия.

У бактерий, помимо нуклеоида (основной ДНК), существуют и более мелкие молекулы ДНК, свернутые в кольцо и рассеянные по цитоплазме. Такие комплексы называются плазмидами.

Рис. 14. Клетка бактерии

Плазмиды способны удваиваться самостоятельно, вне процесса деления клетки, иначе говоря – способны к автономному размножению. Однако, в отличие от вирусов, которые из-за способности к размножению частью ученых рассматриваются в качестве живых организмов, плазмиды считаются клеточным компонентом, органоидом. Хотя если вдуматься, то сущность у вирусов и плазмид одинаковая – ДНК в белковой упаковке. В плазмидах обычно содержатся гены, повышающие приспособленность бактерий к окружающей среде. На основе информации, содержащейся в этих генах, вырабатываются белки, делающие бактерии более устойчивыми к действию неблагоприятных факторов внешней среды (например, к антибоитикам).

В клетках эукариотов также существуют структуры, обладающие собственной ДНК, то есть «персональной» генетической информацией. Это митохондрии и хлоропласты.

Митохондрии представляют собой своеобразные энергетические станции клетки, в которых подвергаются окислению органические вещества, поступающие в клетку извне. В процессе окисления образуются молекулы аденозинтрифосфата (АТФ), накапливающие энергию в своих химических связях (своеобразные клеточные аккумуляторы). Обычно в клетке содержится около двух тысяч митохондрий. Митохондрии имеют сферическую или эллипсоидную форму.

Митохондрии присутствуют как в животных, так и в растительных клетках, а хлоропласты или зеленые пластиды – только в растительных. Хлоропласты осуществляют фотосинтез. Благодаря наличию ДНК митохондрии и хлоропласты самостоятельно синтезируют ряд белков, поэтому их относят к так называемым полуавтономным клеточным структурам. Прочие белки в клетке синтезируются на основании информации, закодированной в основной ДНК, содержащейся в ядре.

Между плазмидами и митохондриями с хлоропластами есть одно существенное, можно сказать – принципиальное, различие. Бактерии (в том числе и бактерии разных видов) могут обмениваться плазмидами между собой, то есть делиться друг с другом генетической информацией. А вот митохондриями и хлоропластами эукариотические клетки между собой не обмениваются. «Автономность» митохондрий и хлоропластов ограничивается способностью к самостоятельному синтезу некоторых белков.

Кроме ДНК существуют еще и РНК – рибонуклеиновые кислоты, отличающиеся от молекул ДНК химическим строением и размерами. Молекулы РНК гораздо меньше молекул ДНК. Они бывают одноцепочечными или представляют собой многочисленные короткие фрагменты, собранные в нечто, похожее на клубок.