Category: наука

По ту сторону решётки

Что может быть проще, чем задачи по генетике? Если, конечно, понимать, как их решать. К сожалению, за словом «понимаю» слишком часто стоит привычка совершать какие-то псевдомагические действия, совершенно не вникая в их смысл. К такого рода псевдомагическим действиям относится рисование так называемой решётки Пеннета — замечательный лайфхак, делающий решение многих задач простым и наглядным. Одна беда — если «разрешать» решётке решать задачу за тебя, последствия могут быть непредсказуемыми. Там же как — надо что-то такое нарисовать, а потом просто пересчитать нужные клеточки. Я помню, когда я учился в первом классе, мы пользовались счётными палочками. Это чтобы посчитать что-нибудь. Дают тебе пример: сколько будет 3+3? Берёшь такой, отсчитываешь: раз, два, три палочки. Потом добавляешь к ним ещё: раз, два, три палочки. И пересчитываешь, сколько получилось: раз, два, три, четыре, пять, шесть палочек. Хотя во втором классе так делать уже как-то неприлично. Почему же в генетике это делают и в одиннадцатом, пальцем пересчитывая нарисованные клеточки? Самое простое и неприятное, что при этом может произойти — можно просто ошибиться при таком пересчёте. Если клеточек много, да ещё и нарисована решётка не очень аккуратно, люди ошибаются очень часто. Получил неправильный ответ — и не знаешь, что он неправильный. Обидно.



Какова на самом деле логика, которую использует решётка? Например, на приведённой картинке, которая есть в каждом учебнике и иллюстрирует вывод третьего закона Менделя. Каким образом можно узнать, какова будет частота в потомстве двух родителей-дигетерозигот (AaBb x AaBb) генотипа aabb (зелёные морщинистые семена)? Для того, чтобы получился потомок aabb нужно, чтобы гамета ab встретилась с гаметой ab. Каждый из четырёх типов гамет у каждого родителя равновероятен, и вероятность эта составляет 1/4. То есть с вероятностью 1/4 появляется «нужная» яйцеклетка, и в 1/4 из них нам «повезёт» и со сперматозоидом тоже. Вероятность такого совпадения составляет 1/16, это и есть частота генотипа aabb. Так вычисляется вероятность каждого из вариантов встречи гамет, то есть каждой клеточки в решётке. «Озвучивая» для себя эту логику, мы следуем очень хорошему правилу — цифры в ответе всегда должны быть результатом вычислений, а не магических действий. Если мы получаем «на выходе» цифры, значит, у нас были какие-то цифры «на входе». Кстати, расщепление, получаемое в третьем законе Менделя (9:3:3:1), элементарно выводится и без рисования решётки. Логика здесь такая. Признаки у нас независимы, это значит, что среди жёлтых семян такой же процент морщинистых, как и среди зелёных, и как и среди всех семян. И наоборот: среди морщинистых такой же процент жёлтых, как и среди гладких, и как и среди всех. Для вычисления долей по каждому признаку в отдельности мучиться не надо: их предсказывает второй закон Менделя (3:1). Ведь если мы рассматриваем только цвет, то имеем деле со скрещиванием Аа х Аа. А если только форму, то Bb х Bb. Итак, например, зелёных семян у нас четверть. Морщинистых семян тоже четверть. Сколько зелёных морщинистых? Если зелёных четверть, то четверть из них морщинистые, это даёт 1/16. Сколько жёлтых гладких? Жёлтых 3/4, гладких из них тоже 3/4, это даёт 3/4*3/4=9/16. Жёлтых у нас 3/4, из них морщинистых 1/4, то есть 3/4*1/4=3/16. Ну и зелёных 1/4, из них гладких 3/4, это даёт 1/4*3/4=3/16. И никакого пересчитывания клеточек пальцами.

Вычисления, которые «производит» решётка, более громоздкие. Решётка «вычисляет» вероятность каждой клеточки, потом клеточки с совпадающими результатами складываются. Но если честно проговаривать про себя все вычисления, то ошибки не будет. Начинаются эти вычисления с «входных» данных, что вероятности всех гамет равны 1/4 (то есть «все строки одинаковой высоты, и столбцы одинаковой ширины). Но если, скажем, взять задачу на сцепленное наследование с кроссинговером, то вероятности гамет будут различны. Например, скрещиваем дигетерозиготных родителей (AaBb x AaBb). Гены сцеплены, пусть у обеих особей доминантные гены находятся в одной хромосоме, рецессивные — в другой. Кроссинговер 20%. Это означает, что у каждого из родителей появляется четыре типа гамет: AB 40%, ab 40%, Ab 10%, aB 10%. Эти цифры и придётся использовать, вычисляя вероятность каждой клеточки в решётке. Но у нарисованной на бумаге решётки площадь каждой клеточки одинакова, и это может сбивать с толку. Но если понимать, что делаешь, и почему делаешь именно так, то всё будет хорошо.

Введение в биологию — пост №19


XIX
Транскрипция и трансляция


Теперь, наконец-то, мы можем рассмотреть механизм реализации наследственной информации — каким именно образом информация, заключённая в последовательности нуклеотидов ДНК, используется для синтеза белков. Разумным выглядит предположение, что ДНК в процессе сборки полипептидной цепи непосредственно выполняет роль матрицы, только собирать на этой матрице придётся не другую полинуклеотидную цепь, а полипептидную, используя вместо принципа комплементарности генетический код. Но это неверно, и на деле всё обстоит немного сложнее. Матицей для синтеза белков выступает не ДНК, а РНК, которая, в свою очередь, синтезируется на матрице ДНК. Таким образом, в процессе передачи информации «ДНК — белок» имеется «посредник» — молекула РНК. Утверждение о том, что генетическая информация переносится именно по этой схеме «ДНК — РНК — белок», носит громкое название центральной догмы молекулярной биологии.




Процесс синтеза РНК на матрице ДНК называется транскрипцией. Молекулы РНК намного короче молекул ДНК, с одной молекулы ДНК может «считываться» множество молекул РНК. Это значит, что на ДНК должно быть множество участков, с которых будет начинаться транскрипция — «посадочных площадок» для РНК-полимеразы (фермента, который будет синтезировать РНК). Эти участки называются промоторами. Дальше всё стандартно — РНК-полимераза, двигаясь вдоль одной из цепей ДНК, собирает комплементарную ей цепь РНК. Так же, как и в репликации, полимераза движется по цепи ДНК в направлении 3’-5’. Так как синтезируется только одна цепь, сложностей, имевших место в репликации (отстающая цепь, фрагменты Оказаки), здесь не будет. Цепь ДНК, по которой двигается РНК-полимераза, называется матричной (template strand), или антисмысловой (antisense strand). Вторая цепь ДНК, комплементарная матричной, имеет такую же последовательность нуклеотидов, как и в синтезируемой молекуле РНК (разумеется, с поправкой на замену тиминов урацилами), и за это называется смысловой цепью (sense strand, non-template strand).




Ну, теперь, наконец-то, можно рассмотреть сам процесс синтеза белка. Процесс сборки полипептидной цепи на матрице РНК называется трансляцией. Осуществлять этот процесс будет сложная молекулярная машина — рибосома. Рибосома, как мы помним, — это агрегат из двух субъединиц, состоящих из специальных рибосомных белков и специальных рибосомных РНК (рРНК). Причём рРНК по большей части определяет и структуру, и функции рибосомы; рибосомные белки, в общем, играют вспомогательную роль.
Collapse )

Введение в биологию — оглавление

Андрей Журавлёв, "Летающие жирафы..."



«Летающие жирафы, мамонты-блондины, карликовые коровы...» Мамонты, похоже, таки действительно блондины, а якутские коровы — самые мелкие в мире. Ну ещё немного про птеродактилей — они почему-то названы «летающими жирафами». У них была длинная шея, и они летали, да. И вот ещё бонус — в этой книге наконец-то рассказывается про «четырёхкрылых динозавров», которые украшают название предыдущей. В остальном — такой же набор увлекательных историй, объединённых, в общем-то, только мотивом «что вижу, о том пою». Например, прекрасный очерк о розовой чайке, предваряющий главу об эволюции полёта, — к чему он? Тут и немного экологии розовой чайки, и тернистая история её изучения, и автор, прыгающий посреди болота в одном сапоге... А всё это, собственно, вот к чему: чайка летает. Ну, представьте: в книге про историю изобретения колеса вам вначале рассказывают, скажем, об отделке салона у Mazda 6. Нет, я не говорю, что это плохо, тем более, что написано действительно интересно. Если надо как-то охарактеризовать жанр — ощущение такое, что слушаешь какие-то рассказы автора, случайно оказавшись его соседом по самолёту, в котором он летит на какую-то конференцию. Или как-то очутившись рядом с ним у экспедиционного костра. Воон из-за того камня выглядывала россомаха, «...и тут мне вспоминается берцовая кость шерстистого носорога»... Рассказ о магнитном поле Земли сопровождается ссылкой — правда, не на публикацию, а на устный рассказ американского профессора, «с которым мы коротали время у скалистого обрыва реки Алдан в Якутии». После того, как мы узнаем, как зовут жену профессора, и о том, что он не смог как следует сварить рис в полевых условиях, рассказ о магнетизме продолжается.

Вообще, местами сильно смахивает на ефремовскую «Дорогу ветров», где тоже наряду с палеонтологией — куча впечатлений частного характера, художественных описаний природы и т. д. Но «Дорога ветров» всё-таки сильно отличается цельностью — как тематической, так и сюжетной.

Да, и так же, как в предыдущей книге, автор не жертвует лёгкостью изложения ради точности. Вот пример стиля: «Скорость химических реакций тем выше, чем выше температура, а значит, и темпы обмена веществ выше, и органические молекулы, включая гены, изменяются быстрее». Лично я бы в такой ситуации предпочёл написать «органические молекулы, включая те, в которых записана генетическая информация» или что-то в этом роде, но не спорю, что это длиннее и сложнее. Так, ещё местами проскакивают «стебли осоки и других диких злаков», опять смешаны понятия «хищники» и «хищные», «самые молодые и физически активные слои древесины» почему-то находятся «между корой и лубом»...

Список научпопа

Андрей Журавлёв, "Парнокопытные киты..."



«Дорогу — фантазмам!» — так озаглавлено коротенькое введение к книге А. Ю. Журавлёва «Парнокопытные киты, четырёхкрылые динозавры, бегающие черви...». Нет, «фантазмы» в данном случае не имеют отношения к фильму Дона Коскарелли, в их роли здесь выступают удивительные, необычайные, фантастические ископаемые существа, о которых может поведать палеонтология. «И немного фантазии. Совсем чуть-чуть.» — пишет автор.

Книга именно популярная — автор старается читателя завлечь и местами даже развлечь. Шутит, травит байки, и к тому же рассказывает множество действительно интересных вещей про древних животных. Правда, вот про парнокопытных китов, четырёхкрылых динозавров и бегающих червей в книге не будет практически ничего: первым посвящено несколько строчек, вторые упоминаются только на первой странице со словами «но жили на Земле организмы гораздо интереснее», в качестве «бегающих» же червей описывается такое: «Ну как подобное толстое создание с хоботом могло передвигаться на своих несуразных культяпках с коготками на самых кончиках, растопыренных в разные стороны? Его несколько более древние североевропейские и китайские родственники, названные ксенузиями (родовое название одного из таких существ — Xenusion), тоже отличались странным сложением — их лапки были столь длинными и тонкими, что годились, разве чтобы распластаться на поверхности».

Да, шутки шутками, а через все эти названия древних червяков в первой части книги придётся продираться всерьёз: ксенузии, экдисозои, палеосколициды, опистоконты, памбделурии, ханцеллорииды, лофотрохозои, эксцентротеки, лорициферы — не вздумайте перепутать, кто из них кто, потеряете содержательную часть, останутся одни воспоминания, что всё про какие-то «фантазмы»... Дальше будет легче, хотя и не всегда понятнее: если вы внимательный читатель, старающийся вникать во все причинно-следственные связи, то будьте готовы, что некоторые вещи объясняться не будут: если что-то объяснить сложно, автор этого просто не делает. Там же, где объясняет, старается, чтобы получилось попроще, иногда явно утрирует. Осведомлённый читатель поймёт, где немного притянуто за волосы, но ведь мы, кажется, не для него стараемся? В общем, меня не покидало ощущение постоянной небрежности текста, которая стала ценой лёгкости изложения. Я регулярно зависал и думал: это вот здесь косяк автора, косяк редактора, или это я совсем идиот, и ничего не понимаю? Можно спокойно проглотить, что у изотопа 12C в ядре 12 нейтронов, и читать дальше. А кто-то так и запомнит.

Такой вот, например, пассаж довольно типичен: «Получается, что в начале всего было грибоживотное и все мы — немного грибы». Ну да, рассказывается о заднежгутиковых — «грибоживотной ветви органического мира», да у нас были общие предки с грибами… Почему мы от этого «немного грибы»?.. Но звучит эффектно, да.

Или вот: «Оказывается путь к сердцу мужчины (равно как и женщины) и, что самое важное, к мозгу лежит через желудок. Именно там находится “микробный орган” — богатое и разнообразное сообщество из 100 триллионов (1014) бактерий, архей и других микроорганизмов (при том что собственных — человеческих — клеток во всём нашем теле насчитывается на порядок меньше)...». Известную пословицу, конечно, соблазнительно использовать. Но ведь нету столько микробов у нас в желудке, микрофлора желудка вообще крайне бедная. Имеется в виду, конечно, микрофлора кишечника, но для красного словца его можно и желудком назвать, да?

А вот здесь что имелось в виду? «То, что отличает их [завропод] от прочих обитателей суши, — очень длинная шея и хвост. Эти органы создавали значительную площадь для испарения влаги, то есть для охлаждения: у жираффатитана площадь поверхности шеи достигала 21,5 квадратных метра, хвоста — 16,5, у диплодока — 10 и 19 соответственно». Испарения влаги? Какой влаги? Это ж рептилии, кожа должна быть сухая... Нет, дело не в том, что они якобы вели полуводный образ жизни, автор прямо перед этим защищает идею, что они всё же были наземными. В общем, буду рад, если кто объяснит мне, чего я тут не понял.

«По правому северному борту речки протягивается иссиня-черная узкая полоска морских известняков. Они считаются единственными в Иберийских горах протерозойскими известняками, поскольку какие-либо органические остатки в них не найдены». Чувствую себя совсем тупым. Отсутствие органических остатков указывает на то, что это известняки? Или что они протерозойские? Почему?

«Азотистые и фосфорные соединения цветковые тоже запасают в больших объемах, чем голосеменные. У последних все уходит в обедненный этими веществами лигнин (древесину), которого у них по массе примерно в два раза больше». Найдутся ведь читатели, которые запомнят, что «лигнин» и «древесина» — это одно и то же, и будут ссылаться — доктор биологических наук написал, профессор...

«Основу кишечной микробиоты у растительноядных животных составляют анаэробные бактерии, отчасти жгутиковые простейшие и грибы. Поэтому одним из конечных продуктов пищеварения у жвачных является парниковый газ — метан, у сумчатых — водород, а у людей — азот и углекислый газ». Тут я завис надолго. Гуглил. Таки азот? Кишечная микрофлора у людей? Кто, кто вырабатывает у нас молекулярный азот?

«Однако синие фотоны несут больше всего энергии, хотя и встречаются реже других (на них и охотятся наземные фотосинтетики), а красные фотоны хотя и менее энергоемки, но обильны. Поэтому многие морские водоросли поглощают красные фотоны — частицы других цветов, в том числе зелёные, до них просто не доходят». Я знаю причину, по которой до водорослей могут не доходить именно красные лучи — на глубину приникает только высокочастотный свет. Или что-то другое имеется в виду?

«Более трети из примерно 23 тысяч наших генов — общие с бактериями (ещё треть мы разделяем с эукариотами в целом, 16 процентов — с животными, 13 — с позвоночными, 6 — с приматами, 0,16 — с неандертальцем)...». Цифры — это хорошо. Читатели любят цифры. Только вот как считаются эти «общие гены»? Это все общие гены? Тогда не понятно, почему с увеличением степени родства их число уменьшается. Или «общие гены с приматами» — это гены, которые общие только с приматами, но отсутствуют у других позвоночных? То есть у нас с неандертальцем около 37 (0,16% от 23000) общих генов, которых нет у шимпанзе, что ли?.. Вообще очень подозрительная цифра 0,16% — в литературе именно она приводится как оценка для степени различия генома человека и неандертальца. Совпадение?

«В свою очередь, астрофизики изобрели причину этой периодичности: двойную звезду Солнца — со зловещим именем Немезида, которая, обращаясь по очень вытянутой эллиптической орбите, пересекает облако Оорта — триллионное скопление комет, окружающее Солнечную систему, — и своим притяжением изменяет орбиты этих небесных тел». Я не астроном, но, по-моему, двойной звездой всё-таки называется система, включающая обе звезды. Если речь идёт о двойной звезде, то не Немезида — двойная звезда, а система Солнце-Немезида — двойная звезда. Я не прав? Буду рад узнать об этом больше.

«Змеи потеснили ящериц, а плацентарные млекопитающие — сумчатых: в позднемеловую эпоху на северных континентах, а позднее — в плиоценовую эпоху (3-4 миллиона лет назад), когда образовался Панамский перешеек, и в Южной Америке (уцелели те лишь в Австралии и на ближайших к ней островах)». Вот это вот извините. В Южной Америке они таки тоже уцелели, хоть и потеснённые. Некоторые очень даже неплохо себя чувствуют, и даже распространились в Северную Америку.

«Альфа-протеобактерия стала симбионтом около 2,1 миллиарда лет назад: к этому уровню приурочены древнейшие остатки настоящих клеточных организмов, то есть эукариот». «Настоящих клеточных организмов, то есть эукариот». Чёрт, здесь же дети — то есть, ну, люди же это читать будут!

«Ныне зоологи именуют их Amoebozoa, или общественными амёбами. По-русски они называются слизевиками из-за выделяемой ими слизи». Amoebozoa — это то же самое, что «общественные амёбы», так это надо понимать? Ага-ага.

«520-360 миллионов лет назад именно бесчелюстные господствовали среди позвоночных. Девонский период оказался для них переломным: из морей их вытеснили челюстноротые — рыбы и позднее их потомки (земноводные, пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие)». Кто, как не птицы, вытеснили бесчелюстных из полюбившихся им морей? Это, впрочем, вряд ли кто воспримет всерьёз.

«Полностью растительноядным хищником является, например, большая панда, которая питается исключительно бамбуком». Автор хотел написать «растительноядным хищным»? Это было бы правильно. Я зануда? Названия таксонов с обозначением способа питания путать нехорошо.

Ну, и так далее. Ощущение, что прежде всего издательство сэкономило на редакторах. Большая часть шероховатостей не досталась бы читателям при хорошей редакторской работе. Корректор тоже местами халтурил, хотя не сильно. Зато бумага хорошая, интересные рисунки и оформление. В общем, такие дела.

Список научпопа

Введение в биологию — пост №18


XVIII
Репликация


Итак, мы знаем, что информация, необходимая для синтеза белков (то есть информация о правильном порядке аминокислот в полипептидах) закодирована в ДНК, и нам нужно разобраться, каков реальный механизм реализации этой информации. Но прежде, чем мы обсудим механизмы, ведущие к появлению белка, нам нужно обсудить механизмы, ведущие к появлению ДНК. Откуда берётся она? На это, кажется, можно сказать, что ДНК наследуется, её не надо создавать заново, и поэтому нет повода для такого вопроса. Однако на самом деле повод имеется, и сама необходимость постановки этого вопроса имеет, возможно, большее значение, чем ответ на него.

Как говорилось в первом разделе (про свойства живого), живые системы представляют из себя «реки Гераклита», это текучие, динамические объекты, постоянно, если можно так выразиться, заменяющиеся сами собой. В отличие от неживой природы, где есть вещи, которые «просто есть», в живой природе постоянное наличие перед нашими глазами каких-то объектов означает, что они постоянно появляются; само существование здесь обусловлено постоянным становлением. В случае с ДНК это становится очевидным, если вспомнить, что молекулы ДНК могут уничтожаться (и иногда это с ними происходит). Организмы гибнут, их тела разлагаются, и вместе с ними разлагается их ДНК. Один съеденный мною помидор означает уничтожение гигантского количества молекул ДНК. И такие вещи происходят ежедневно и даже ежесекундно. Если ДНК каким-то волшебным образом при таком положении дел всё не кончается, это означает, что она всё время откуда-то берётся. Собственно, наследование ведь не означает, что родители должны просто передавать мне свою ДНК, ведь тогда им после этого пришлось бы обходиться без неё. Конечно, ДНК должна копироваться, она должна «размножаться» вместе с размножением её «хозяев».

Как мы помним, ДНК обычно представляет собой длинную молекулу из двух закрученных друг относительно друга цепочек нуклеотидов. Последовательность нуклеотидов в одной цепочке представляет собой уникальную информацию (как правило, нельзя предсказать последовательность нуклеотидов в одном участке по другому участку той же цепи), а вот вторая цепь «дублирует» первую, так как имеет комплементарную последовательность. Зная принцип комплементарности, мы в принципе можем определять вторую цепь по первой. Таким образом, информация в молекуле ДНК уже скопирована: если две цепи разделить, то «ничего не потеряется», по каждой цепи можно будет достроить недостающую. Так и делается.

Процесс увеличения числа молекул ДНК — это процесс копирования молекул ДНК, и он называется репликацией. Двойная спираль ДНК раскручивается, цепи разъединяются, и на каждой собирается новая комплементарная цепь. Такого рода процессы — сборка полимерной цепи на основе информации, содержащейся в другой цепи — носят название реакций матричного синтеза. В данном случае используется понятие «матрица», используемое в технике и, в частности, в типографии — оно означает «образец», «штамп», «шаблон». Матрица — это то, с чего снимается отпечаток.




Как видим, в каждой из двух получившихся в результате молекул ДНК одна цепь — «старая», взятая из материнской молекулы, а другая — «новая», синтезированная заново. Такой механизм репликации называется полуконсервативным («половина из прошлого»). Гипотеза о полуконсервативном механизме репликации была подтверждена в 1958 году в ходе эксперимента, проведённого М. Мезельсоном и Ф. Сталем, которые метили исходную ДНК с помощью изотопной метки (включая в неё изотоп азота 15N) и обнаружили, что после репликации метка примерно в равной мере включается в дочерние молекулы ДНК. Если бы механизм был, например, консервативным (одна молекула целиком используется как матрица, обе цепи другой молекулы синтезируются заново), половина молекул ДНК после репликации не содержала бы изотопной метки (содержащие метку молекулы, очевидно, отличаются по массе).
Collapse )

Введение в биологию — оглавление

Введение в биологию — пост №17


XVII
Эукариоты


Итак, «главная» черта, отличающая эукариотические клетки от прокариотических, нам известна, — именно на неё указывают сами эти названия. Но я сейчас попробую рассказать об особенностях эукариотических клеток, как можно дольше не используя слово «ядро».

Во-первых, эукариотические клетки большие: их диаметр в десять и более раз может превосходить диаметр клеток прокариотических (посчитайте, во сколько раз при этом увеличится объём). Как мы понимаем, нельзя вот просто так взять и стать больше — этому неизбежно будут сопутствовать изменения ещё в каких-то отношениях. Эукариотические клетки не просто больше — они сложнее, их устройство отличается от прокариотических так же, как архитектура дворца отличается от архитектуры собачьей будки.




Два важнейших отличительных свойства эукариотической клетки — это компартментализация и наличие цитоскелета. В клетках прокариот всё внутреннее содержимое клетки — цитоплазма — представляет из себя единое пространство, в пределах которого вещества могут распространяться за счёт диффузии. В клетке эукариотической внутреннее пространство дополнительно разгорожено мембранами — имеются пузырьки, полости, каналы, цистерны, не соединённые друг с другом. Если схему строения прокариотической клетки открыть в графическом редакторе и использовать инструмент «заливка», то внутреннее содержимое клетки «зальётся» всё. А вот эукариотическую клетку таким образом можно раскрасить в разные цвета, причём щёлкать «заливкой» придётся столько раз, сколько в клетке будет изолированных мембранами отсеков — компартментов.




Компартментализация прежде всего даёт возможность клетке разобщить некоторые процессы, которые неудобно осуществлять в «общем котле». В разных компартментах может быть разное значение pH, разная концентрация каких-то веществ и т. д. Большинство мембранных структур, ограничивающих отдельные компартменты, имеют более-менее постоянную форму, характерный состав и, самое главное, определённые функции в клетке. Такие постоянно действующие структуры называют мембранными органоидами. Например, эндоплазматическая сеть (ЭПС, или эндоплазматический ретикулумЭПР) — это система каналов или полостей, в том числе обеспечивающая транспорт некоторых веществ в клетке. В частности, шероховатая ЭПС называется так потому, что её поверхность усеяна прикреплёнными к ней рибосомами, которые, как мы помним, осуществляют синтез белка. Синтезируемые этими рибосомами белки сразу «засовываются» в полость ЭПС, и по ней уже куда-то направляются, так и не попав в цитоплазму. В комплекс Гольджи (он же аппарат Гольджи) поступают некоторые синтезированные в клетке вещества, где они могут накапливаться и, кроме того, подвергаться окончательной «доработке».
Collapse )

Введение в биологию — оглавление

Список научпопа

Это каталог моих рецензий и вообще всяких высказываний по поводу прочитанных научно-популярных книг.

Айала Франсиско Х. и др., "Происхождение жизни. Наука и вера"
Брокман Джон, сост., "Во что мы верим, но не можем доказать"
Даймонд Джаред, "Ружья, микробы и сталь"
Докинз Ричард, "Слепой часовщик"
Дробышевский Станислав, "Антропогенез"
Жуков Борис, "Введение в поведение"
Журавлёв Андрей, "Парнокопытные киты, четырёхкрылые динозавры, бегающие черви..."
Журавлёв Андрей, "Летающие жирафы, мамонты-блондины, карликовые коровы..."
Зуев Виктор, "Многоликий вирус"
Казанцева Ася, "Кто бы мог подумать!"
Казанцева Ася, "В интернете кто-то неправ!"
Кандель Эрик, "В поисках памяти"
Коллинз Френсис, "Доказательство Бога"
Кэрролл Шон, "Бесконечное число самых прекрасных форм"
Леруа Арман Мари, "Мутанты"
Любарский Георгий, "Рождение науки"
Марков Александр, "Рождение сложности"
Никитин Михаил, "Происхождение жизни. От туманности до клетки"
Панчин Александр, "Сумма биотехнологии"
Ридли Мэтт, "Геном"
Саган Карл, "Мир, полный демонов"
Уэллс Спенсер, "Генетическая одиссея человека"
Циммер Карл, "Паразит – царь природы"
Циммер Карл, "Эволюция: триумф идеи"
Циммер Карл, "Планета вирусов"
Чангизи Марк, "Революция в зрении"
Чертанов Максим, "Дарвин"
Шубин Нил "Внутренняя рыба"
Шубин Нил "Вселенная внутри нас"

Введение в биологию — пост №16


XVI
Прокариоты


Глобально существует два типа клеток — прокариотические и эукариотические. Слово «карион» (κάρυον) в переводе с греческого означает «ядро», а приставка «эу» может переводиться как «настоящий», «хороший», «в узком смысле», «собственно это». То есть эукариотические клетки — это клетки, которые обладают ядром: не «чем-то вроде ядра», а настоящим — как пишут в учебниках — оформленным ядром. Прокариотические клетки — «доядерные», в них ядра нет.

Так получилось, что строение прокариотических клеток было описано, когда эукариотические клетки были давно известны. Но эволюционно они возникли раньше; первые клетки, без сомнения, были прокариотическими. При описании прокариотических клеток обычно принято указывать на их отличия от эукариотических, и всё это — «отрицательные» признаки: нет того, нет этого... Но пока мы не разобрали строения эукариотических клеток, нет большого смысла говорить об этих признаках. Прокариотическая клетка — это клетка «по умолчанию», клетка первичная, не обременённая сложностями, которые появятся в клетке эукариотической.

Прокариотические клетки никогда не образуют настоящие многоклеточные организмы (с тканями и органами). В некоторых случаях делящиеся прокариотические клетки могут не расходиться, это приводит к образованию структур из нескольких соединённых клеток. Но настоящим многоклеточным организмом назвать это нельзя, так как клетки, как правило, не утрачивают способности к самостоятельной жизни. (Известны прокариоты, жизненные формы которых представлены длинными тонкими нитями, подобными мицелию грибов — актиномицеты. Также некоторые цианобактерии образуют нитчатые формы, и иногда даже с разделением функций между клетками.)

Как и любые клетки, клетки прокариот обладают мембраной и цитоплазмой. Как и положено, в клетке содержится генетический материал в виде ДНК. Основная часть наследственной информации в прокариотической клетке содержится в одной-единственной молекуле ДНК. Эта молекула ДНК не имеет концов — она замкнута в кольцо (у подавляющего большинства прокариот, но есть исключения). Также в клетке могут иметься маленькие молекулы ДНК — плазмиды (они тоже, как правило, кольцевые). Плазмиды обычно содержат «необязательную» генетическую информацию (например, гены, повышающие устойчивость в неблагоприятным внешним факторам, в том числе к антибиотикам), и могут передаваться от клетки к клетке.

Также в прокариотической клетке в обязательном порядке должны присутствовать органоиды, осуществляющие синтез белка — рибосомы. Это очень мелкие структуры, имеющие диаметр 15-20 нм (то есть всего в два-три раза больше, чем толщина мембраны). (В эукариотических клетках рибосомы чуть крупнее, 25-30 нм.) Рибосома образована двумя субъединицами и состоит из специальных молекул РНК (рибосомных РНК — рРНК) и специальных белков.

Большинство прокариотических клеток имеют клеточную стенку. Клеточная стенка — это структура, располагающаяся поверх мембраны (снаружи). Она выполняет функцию механической защиты и, кроме того, позволяет клетке не лопаться при попадании в гипотоническую среду (с низким осмотическим давлением). Снаружи от клеточной стенки может находиться ещё слизистая капсула.

Типичной, хотя отнюдь не обязательной структурой прокариотической клетки является жгутик. Жгутиков у одной клетки может быть различное число. Состоит жгутик из специального белка — флагеллина. Жгутик вращается, за счёт чего клетка может перемещаться.




Collapse )

Введение в биологию — оглавление