Удвоение генетического материала

ПЕРЕДАЧА ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

ОТ КЛЕТКИ К КЛЕТКЕ

Одним из фундаментальных свойств живых организмов является самовоспроизведение, которое обеспечивается уникальной способностью ДНК реплицироваться. Во время репликации генетический материал удваивается, а в ходе клеточного деления распределяется равным образом в дочерние клетки. Таким образом, деление клетки - это сложный комплекс генетических, биохимических и морфологических событий, которые обеспечивают передачу генетической информации последующим поколениям клеток или организмов.

Передача генетической информации от клетки к клетке осуществляется благодаря двум основным процессам:

- удвоению хромосомной ДНК;

- точному и равному распределению хромосом между дочерними клетками.

Точность удвоения генетического материала и распределения хромосом в ходе клеточного деления обеспечивается последовательностью запрограммированных генетически событий клеточного (митотического) цикла. Клеточный цикл состоит из двух периодов: интерфазы и митоза.

Интерфаза - это период между двумя последовательными делениями, в ходе которого генетический материал деконденсирован и представлен в виде хроматина. В интерфазе происходит реализация генетической информации путем экспрессии определенных генов и синтеза белков, необходимых для роста, жизнедеятельности, специализации и интеграции клетки в ткань. Во время интерфазы клетка получает митогенные сигналы (для клеток пролиферативных тканей индукция митоза запрограммирована) и осуществляет, в ответ на них, процессы подготовки к митозу. К ним относятся:

- репликация хромосомной ДНК и удвоение генетического материала, в результате чего хромосомы становятся двухроматидными;

- проверка качества генетического материала и устранение дефектов в молекуле ДНК путем активации различных систем репарации;

- удвоение центриолей, которые обеспечивают образование веретена деления в митозе.

Удвоение генетического материала

Репликация - это молекулярный процесс точного удвоения молекул ДНК (нуклеотидных последовательностей) и, как следствие, точного удвоения генетического материала. Из одной молекулы ДНК образуются две новые молекулы, идентичные как между собой, так и с исходной молекулой ДНК. Процесс репликации обусловлен уникальными свойствами ДНК, а именно комплементарностью и антипараллельностью ее цепей.

В основе репликации лежат следующие основные принципы:

- синтез ДНК является полуконсервативным,т.е. каждая из двух цепей исходной ДНК служит матрицей для синтеза новой цепи, а каждая новая молекула содержит одну старую и одну новую цепи;

- репликация происходит лишь один раз в ходе митотического цикла, а именно, в периоде S интерфазы;

- процесс репликации является асинхронным, т.к. некоторые последовательности ДНК (эухроматин) реплицируются раньше, а другие (гетерохроматин) - позже.

В результате репликативного синтеза ДНК генетический материал удваивается, а хромосомы становятся двухроматидными. Так, если до репликации в клетке 46 однохроматидных хромосом и, соответственно, 46 молекул ДНК, то после репликации в клетке 46 двухроматидных хромосом, которым соответствуют 92 молекулы ДНК. Образованные в результате репликации две новые молекулы ДНК остаются соединенными в области центромеры до анафазы (каждая из сестринских хроматид одной хромосомы содержит по одной молекуле ДНК).