В клетках бактерий нет ядра, но содержится ДНК

Дезоксирибонуклеиновая кислота, или ДНК, — это молекула, содержащая инструкции по созданию живого организма. Ее структура и последовательность инструктирует клетку о том, как делать белки, которые идут дальше для выполнения важных функций клетки. Многие клетки образуют ткани, многие ткани образуют органы, а все органы вместе образуют живой организм!

История

Открытие дезоксирибонуклеиновой кислоты произошло в 1869 году. И принадлежит открытие Иоганну Фридриху Мишеру. Он был биологом из Швейцарии и занимался изучением гноя. По большому счёту открытие можно назвать случайным, и сам Мишер не понял, что именно он открыл. Он назвал своё открытие нуклеином. А позже нуклеиновой кислотой, когда у неё обнаружились кислотные свойства.

Назначение этой кислоты было загадочно и неизвестно, хотя некоторые учёные уже поднимали вопрос о наследственности и существовании механизмов наследования. Современное представление о том из чего состоит цепь ДНК, было сформировано Д. Уотсоном и Ф. Криком в 1953 году. Несколько ранее, в середине тридцатых годов советские ученые А.Р. Кезеля и А.Н. Белозерский доказали, что ДНК встречается у всех живых видов. До их работы считалось, что эта молекула присутствует только в организме животных видов, а в растениях присутствует только РНК.

Тот факт, что дезоксирибонуклеиновая кислота является механизмом сохранения наследственной информации, был открыт только в 1944 году группой исследователей из Освальда. Так, совокупными усильями разных учёных мира была приоткрыта тайна эволюционного процесса и механизмов в его основе.

Какова структура ДНК?

Это руководство написано в нескольких комбинациях, но ограничено всего 4 буквами: A, T, G и C. Каждая буква обозначает азотную основу: А — аденин, Т — тимин, Г — гуанин и С — цитозин. Каждое живое существо имеет огромный запас этих 4 основ, каждое из которых связано с пентозным сахаром и молекулой фосфата. Вместе они известны как нуклеотиды. Эти нуклеотиды собраны в две длинные спиральные пряди, похожие на косу из волос. Основания на двух нитях соединяются друг с другом; А с Т и Г с С, образуя пары оснований.

Читайте также:  Аналог Прозерина по действию. Сравнение аналогов и отзывы о них

Структура ДНК

Какова структура ДНК?

Таким образом, молекула ДНК подобна лестнице, которая крутится, как штопор, при этом сахар и фосфат действуют как боковые направляющие, а пары оснований действуют как ступеньки.

томов Толстого

В последующие десятилетия некодирующей "темной материи" не придавали особого значения. Но время шло, не стоял на месте и научный прогресс — ученые понемногу узнавали о разнообразии процессов, происходящих внутри ДНК и с ее участием. Немало удивительного удалось узнать и о геноме в целом. Например, что весь генетический код представляет собой длинный текст, который записан 4-буквенным алфавитом. Это так называемые нуклеотиды: аденин — A, тимин — T, гуанин — G и цитозин — C.

Не так давно, на рубеже тысячелетий, чтобы получить полную версию этого сакраментального "текста", был создан огромный международный консорциум "Геном человека". На протяжении более чем 10 лет исследователи из 20 научных центров США, Великобритании, Японии, Франции, Германии, Испании и Китая и нескольких частных компаний сплоченно работали и ежедневно докладывали о своих успехах.

В результате огромной работы к 2003 году этот написанный природой и прочитанный человеком опус был наконец опубликован. В последовательности из 3 миллиардов букв* было найдено около 20-25 тысяч фрагментов — генов, — в которых непосредственно закодирована наследственная информация.

*Для сравнения: в 4-томном романе "Война и мир" всего-навсего около 750 тысяч знаков, включая знаки препинания и пробелы. Если разбить ДНК на отрезки, равные по числу знаков томам "Войны и мира", получится, что геном человека — это 16 000 таких томов.

Средняя длина гена — около 25-27 тысяч пар нуклеотидов. Если посчитать долю знаков всех генов от объема общего текста, получится около 2%. Если вычесть некодирующие элементы внутри генов, и того меньше. Но если в категорию "мусора" попало 98% генома, значит, этот мусор для чего-то да нужен?

Для сравнения: в 4-томном романе "Война и мир" всего-навсего около 750 тысяч знаков, включая знаки препинания и пробелы. Если разбить ДНК на отрезки, равные по числу знаков томам "Войны и мира", получится, что геном человека — это 16 000 таких "Геном человека" подарил много новых инструментов для работы с ДНК. Историки науки даже называют 2003 год началом новой эры в биологии — постгеномной. Менее чем за два десятилетия в арсенале учёных появились методы, позволяющие распознавать отдельный нуклеотиды при протягивании молекулы ДНК через нанопору, — в ХХ веке о таком не помышляли даже фантасты. И потихоньку наука начала разбираться с завалами "мусора".

Читайте также:  Привязное и беспривязное содержание коров:описание и сравнение

викторина

1. Что из следующего верно для нуклеоида?A. Он окружен двойной мембраной.B. Содержит одноцепочечную ДНК.C. Он находится в контакте с цитоплазмой.D. Он содержится в бактериях и некоторых растениях.

Ответ на вопрос № 1

С верно. Нуклеоид не заключен в мембрану и поэтому имеет непосредственный контакт с окружающей цитоплазмой.

2. Генетический материал у прокариот это:A. Двухцепочечные и линейные или круглые в зависимости от типа ячейкиB. Однонитевой и линейныйC. Однонитевой и круговойD. Двухцепочечный и круглый

Ответ на вопрос № 2

D верно. ДНК, найденная в прокариотическая клетка двухцепочечный и круглый.

3. Что из следующего описывает содержание нуклеоида?A. ДНК с ассоциированными белкамиB. ДНК, РНК и белкиC. ДНК и гистоныD. ДНК и РНК

Ответ на вопрос № 3

В верно. Нуклеоид содержит ДНК, РНК и белки, которые выполняют несколько функций, в том числе регулируют репликацию ДНК.

Клетки архей – варианты безъядерного существования

Ближайшие родственники бактерий – археи, еще недавно назывались архебактериями и только недавно были выделены в отдельный таксон. Внешне они имеют сходное строение. Основные различия были обнаружены относительно недавно, когда оказалось, что не только угловатая форма клетки и склонность к экстремальным условиям существованиям отличает эти микроорганизмы, но и особенности биохимических реакций, обеспечивающих их питание.

Как и бактерии, археи не имеют оформленного ядра. Их транскрипция (синтез на основании ДНК однонитевой РНК, с которой в дальнейшем считываются белки) и трансляция (собственно процесс считывания) сопряжены. Их РНК-полимераза (фермент, считывающий РНК с ДНК) по своему строению напоминает эукариотическую и состоит из 9-12 субъединиц (эубактерии имеют ферменты с четырьмя субъединицами).

Отсутствие ядра – не единственная особенность архей. Их репликация не имеет точки начала, характеризующейся определенной последовательностью нуклеотидов, которые распознаются ферментом. Обычно вне зависимости от того, имеют ли бактерии или другие организмы ядро или нет, удаление точек прикрепления фермента снижает скорость размножения. В случае с археями все происходит наоборот – при отсутствии этих точек они начинают размножаться еще быстрее.

Читайте также:  Липолитическая терапия: показания, противопоказания, этапы процедуры

Такой нетрадиционный способ возможен благодаря наличию у архебактерий ферментов, позволяющих участкам генома обмениваться фрагментами между собой. У многих бактерий, которые не имеют ядра, есть несколько точек начала рекомбинации, и их активность определяет, используются они в данный момент или нет. Удаление этих точек приводит в действие механизм, эффективность которого тем выше, чем ниже активность точек начала рекомбинации.

Работаю врачом ветеринарной медицины. Увлекаюсь бальными танцами, спортом и йогой. В приоритет ставлю личностное развитие и освоение духовных практик. Любимые темы: ветеринария, биология, строительство, ремонт, путешествия. Табу: юриспруденция, политика, IT-технологии и компьютерные игры.

Клетки архей – варианты безъядерного существования

Понятие «цитоплазма» является сложносоставным, и при переводе с греческого означает «содержимое клетки». Современная наука понимает под цитоплазмой сложную динамическую физико-химическую систему, заключенную внутри плазматической мембраны. То есть все внутриклеточное содержимое прокариотов, исключая хромосому, считают цитоплазмой клетки бактерий.

Цитоплазма клетки прокариотов имеет 2 слоя ограничения:

  • цитоплазматическую мембрану (ЦПМ);
  • клеточную стенку.

Ограничивающие цитоплазму у бактерий слои имеют различные функции и свойства.

Клеточная стенка бактерии

Наружный укрывной слой прокариотов, клеточная стенка, представляет собой плотную оболочку и выполняет ряд функций:

  • защита от внешнего воздействия;
  • придание микроорганизму характерной формы.

Фактически клеточная стенка микроорганизмов является своеобразным наружным скелетом. Такое строение оправданно – ведь внутриклеточное осмотическое давление может в десятки раз превышать давление наружное, и без защиты плотной клеточной стенки бактерию просто разорвет.

Плотная клеточная стенка характерна только для бактериальных и растительных клеток – животная клетка имеет мягкую оболочку.

Клеточная стенка бактерий, ограничивающая содержимое клетки, имеет толщину от 0,01 до 0,04 мкм, причем толщина стенки увеличивается в процессе жизни микроорганизма. Несмотря на плотность клеточной оболочки, она проницаема. Вовнутрь беспрепятственно проходят питательные вещества, а продукты жизнедеятельности выводятся из нее.

Клетки архей – варианты безъядерного существования

Цитоплазматическая мембрана

Между цитоплазмой и клеточной стенкой располагается ЦПМ – цитоплазматическая мембрана. В бактериальной клетке она выполняет целый ряд функций:

  • регулирует поступление питательных веществ и вывод продуктов жизнедеятельности;
  • синтезирует соединения для клеточной стенки;
  • контролирует активность ряда ферментов, расположенных на ней.

Мембрана цитоплазмы настолько прочна, что бактериальная клетка может какое-то время существовать даже без клеточной стенки.