Клетки и гены. Как воспроизводится ДНК

Главными «строительными кирпичиками» тела служат клетки. Известно более 200 различных типов клеток, например кровяные клетки, нервные клетки и клетки мышечных волокон. Эти типы сильно отличаются формой и размерами, причем большинство клеток столь малы, что их можно разглядеть только в сильный микроскоп.

Строение клетки. Типичная клетка — это наполненный студнем, или цитоплазмой, мешочек, содержащий более мелкие образования, называемые органеллами. Органеллы митохондрии малы и по форме похожи на колбаски. Они расщепляют такие питательные вещества, как сахар (глюкозу), и при этом выделяется энергия, которую использует клетка. Оболочка клетки, так называемая клеточная мембрана, пропускает сквозь себя лишь определенные соединения. «Клеточная фабрика», производящая различные вещества и продукты, называется эндоплазматической сетью. Самой большой органеллой обычно является ядро — темное образование в центре клетки. В ядре в составе ДНК содержатся гены.

Молекула ДНК внутри клеточного ядра состоит из 46 основных участков. Обычно такие участки развернуты, как размотанная веревка, но когда клетка готова разделиться на две клетки, всякий развернутый участок ДНК свертывается в компактную спираль. В свою очередь, эта спираль сворачивается в сверхспираль и объединяется с белком. В результате каждая молекула ДНК упаковывается в компактный моток, который называется хромосомой

ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) имеется в ядре любой клетки. Молекула ДНК чрезвычайно длинна, тонка и по форме напоминает веревочную лестницу, свернутую в спираль. Если распрямить и соединить концами все молекулы ДНК, содержащиеся в ядре одной клетки, они растянутся почти на 2 м.

При воспроизведении двойная спираль ДНК разделяется по линии связи между парами нуклеотидов. Каждый нуклеотид может образовать новую связь лишь с определенным видом другого нуклеотида (см. иллюстрацию: красный соединяется только с желтым, а синий — только с зеленым). Таким образом, каждая отдельная нить спирали объединяется с новым партнером, являющимся точной копией прежнего партнера

В генах содержится вся информация, необходимая живому организму для развития, роста и поддержания жизни. У крошечного червя есть несколько сот генов. В человеческом теле генов больше 100000. Они определяют цвет волос, длину ног, склонность к тем или иным заболеваниям и так далее.

Генетический код «записан» в молекулах ДНК, свернутых в так называемые двойные спирали, которые выглядят как веревочные лестницы. «Перекладины» каждой лестницы представляют собой химические образования, называемые нуклеотидами. Существуют 4 нуклеотида: А, Т, Г и Ц (аденин, тимин, гуанин и цитозин). Нуклеотид А всегда образует связь с нуклеотидом Т, а нуклеотид Г — с нуклеотидом Ц. Последовательность нуклеотидов А, Т, Г и Ц в цепи ДНК определяет генетический код, который в химической форме содержит всю информацию для генов.

Если у двоих людей одинаковые гены, они выглядят одинаково. Такое бывает у однояйцевых близнецов. Оба развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки, разделившейся надвое. Однояйцевые близнецы всегда однополые, у них один и тот же цвет глаз. Разнояйцевые близнецы получаются, когда оплодотворяются сразу две яйцеклетки

Как воспроизводится ДНК. Клетки не живут вечно. Каждую минуту в человеческом теле производится около 3 млрд новых клеток на замену отработавших и отмерших. Кроме того, новые клетки нужны для размножения. Когда клетка делится на две новых, ее набор ДНК копируется, чтобы получился второй такой же набор. ДНК удваивается, разрывая «перекладины», которыми связаны обе ее цепи. Затем каждый нуклеотид объединяется с новым партнером по обычному правилу: А образует пару с Т, Г образует пару с Ц. Новые структурные элементы связываются в новую цепочку. В конечном итоге получаются две новые молекулы ДНК, являющиеся точными копиями друг друга.

Клетка — крошечный «строительный блок» любой живой ткани, в том числе растительной. Клетка подобна миниатюрной фабрике.