От гена до хромосомы

Ген, ДНК, хроматин, хроматида, хромосома, бактериальная «хромосома», нуклеоид, плазмида… Ааааа! Сколько же всяких понятий… Но разбираться-то в них нужно, вот этим сейчас и займёмся.

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) – полинуклеотид, ведь в её состав входят тысячи, а иногда миллионы пар нуклеотидов (п.н.). Нуклеотиды собираются в две длинные цепи, которые соединяются между собой водородными связями. При этом цепи антипараллельны, о чем мы писали [https://vk.com/wall-164647391_3420|тут.]

Ген – это всего лишь маленький участок ДНК, отвечающий за синтез одной из молекул РНК или какого-то белка. Внутри ДНК таких кусочков очень много, сотни, а то и тысячи.

Получается, нуклеотиды собираются в гены, а гены в ДНК.

У эукариот ДНК оооочень длинная. Например, средняя длина одной молекулы ДНК человека составляет около 5 см. И это при том, что размер клетки составляет примерно 10 мкм. Ну, то есть всего-то одна молекула ДНК больше, чем клетка, в которой она находится, в 5000 раз. А таких молекул, на минуточку, не одна, а 46. И лежат они не просто в клетке, а в ядре, которое ещё меньше. Как же такое возможно?

Вот тут и переходим к хроматину. У эукариот ДНК связывается с белками-гистонами (и негистонами тоже) и формирует комплекс тонких нитей – хроматин. В этом комплексе происходит суперупаковка ДНК, в результате чего она становится компактной и может поместиться в маленькое клеточное ядро.

Если клетка просто живёт обычной жизнью и не спешит делиться, то в ней будет хроматин. Каждая нить хроматина содержит одну молекулу ДНК. Но когда клетка вознамерится поделиться, всё несколько изменится.

Сначала произойдёт репликация, то есть удвоение каждой молекулы ДНК. При этом сформируются пары, соединённые друг с другом, поэтому нити теперь будут содержать две молекулы ДНК, а не одну. Постепенно хроматин будет конденсироваться и превратится в хромосому, которую легко можно разглядеть в микроскоп.

Обычно хромосомы изучают на стадии метафазы митоза. В этот период хорошо видно, что каждая хромосома состоит из двух частей, а многие напоминают букву Х. Каждая половинка, которую образует самостоятельная молекула ДНК, – это хроматида. Для описания процессов деления используют термины «однохроматидная и двухроматидная хромосомы». В первом случае половинка только одна (например, в анафазе митоза), а во втором – две (например, в метафазе митоза).

У бактерий тоже есть нуклеотиды, гены и ДНК. Но вот последняя не связана с белками-гистонами и не находится в ядре (действительно, сложно находиться в том, чего нет). При этом ДНК имеет кольцевую форму, то есть её концы смыкаются. Вот такую причудливую молекулу и называют бактериальной «хромосомой». Вместе с окружающей цитоплазмой, иногда некоторыми белками и молекулами РНК она образует нуклеоид (не путайте с нуклеотидом!). Нуклеоид характерен для всех прокариотических клеток.

А вот плазмиды – это тоже прокариотические ДНК, но дополнительные. Они маленькие кольцевые, находятся в цитоплазме. Бактерии могут обмениваться плазмидами, тем самым передавая друг другу полезные признаки, например, устойчивость к антибиотикам.

Получается, все эти термины связаны с ДНК, но с разными уровнями её организации или видами. Расположим эти понятия от большего к меньшему:

У эукариот: Ген – ДНК – хроматида – хромосома.

У прокариот: Ген – ДНК – бактериальная «хромосома» – нуклеоид.

Источник: vk.com

Комментарии: