0000033 2

GENETYKA

morki prokariotyczncj nic pozwala na różnicowanie komórek i znaczący wzrost złożoności poziomu organizacji ciała. Stąd wszystkie bez wyjątku Procaryota to organizmy jednokomórkowe.

Obok zasadniczej cząsteczki DNA tworzącej w centrum komórki, tzw. nukleoid, w cytopla-zmie występują często niewielkie, także koliste cząsteczki DNA nazywane plazmidami. Zawierają one mniej niż 1% genów, ale replikują się niezależnie od nukleoidu. Wielkość plazmidu jest niewielka, liczą one bowiem od kilku do kilkuset tysięcy par zasad. Ich rola zostanie opisana później.

UWAGA: Plazmidy wykryto także w komórkach organizmów jądrowych!

DO REALIZACJI TAK ZŁOŻONYCH ZADAŃ JAKIE STOJĄ PRZED KOMÓRKAMI EUCA-RYOTA NIEZBĘDNY JEST GARNITUR CHROMOSOMOWY

W porównaniu z bakteriami, cząsteczki DNA komórek eukariotycznych mają charakter liniowy. Ich wolne końce narażone byłyby więc na ataki enzymów nukleolitycznych — egzonu-klcaz. Rozwiązaniem tego problemu jest zamykanie długich, liczących do 150 000 par zasad odcinków w pętle domen, zachowujących się jak cząsteczki koliste (por. Ryc. 40). Podobnie więc jak u Procaryota, taka organizacja materiału genetycznego zapewnia dużą autonomie różny* rejonów zawierających odmienną informację.

b

XOOOOCOOOOOOOOOCX

a

Ryc. 40. Liniowa natura cząsteczki DNA u Eucaryota (a) i podstawowy sposób nadawania jej właściwości cząsteczki kolistej — zamykanie pętli domeny przez białka spinające (b).

Na tym jednak podobieństwa się kończą. O ile bowiem w matrycach genetycznych wirusów i bakterii występują prawie wyłącznic tzw. sekwencje unikalne, tj. powtarzające się tylko raz w całym genomie, to w komórkach eukariotycznych, obok sekwencji tego rodzaju, występuje jeszcze szereg innych. Ich wspólną cechą jest to, że liczba kopii tych sekwencji może być bardzo duża. Przykładowo — u niektórych płazów w każdej komórce znajduje się ponad tysiąc kopii genu kodującego rRNA. są jednak i takie odcinki, które mają ponad 100 tysięcy' kopii, np. w satDNA. Najczęściej nic potrafimy powiedzieć, dlaczego tak się dzieje.

Jeśli więc gen jest odcinkiem DNA wystarczająco długim, aby zakodować jedno białko, liczące przecież ponad 100 aminokwasów, musi mierzyć co najmniej 300 par nuklcotydów. Dodając do tego sekwencje sterujące, introny itd. — w sumie, lekko licząc, drugie 300 par nukleoty-dów, otrzymujemy odcinek zawierający 600 par zasad. Przyjmując, że w jednej cząsteczce DNA znalazłoby się 1000 genów, jej całkowita długość musiałaby wy nosić ponad 600000 par nuklcotydów. Zgodnie z modelem Watsona—Cricka para nuklcotydów zajmuje 0,34 nm licząc wzdłuż długiej osi helisy. Zatem opisywana cząsteczka mierzyłaby ponad 0,2 mm!, a wiesz już przecież, iż nawet w przypadku organizmów prokariotycznych. regułą są większe polinuklcotydy. Należy więc przyjąć, że znaczące zwiększenie ilości materiału genetycznego wymagać będzie nowych rozwiązań. Przede wszystkim dlatego, że u Eucaryota informacji genetycznej nie da sic zawrzeć w pojedynczej cząsteczce DNA (nawet patrząc na to zagadnienie teoretycznie, taka „superczą-steczka” byłaby zbyt nietrwała i nic nadawałaby się „do użytku").

Wiesz doskonale, że w czasie podziałów komórkowych materiał jądrowy organizuje się w charakterystyczne, oddzielne twory — chromosomy. Tc ostatnie układają się w płaszczyźnie równikowej komórki, by następnie dzielić się każdy na dwie wydłużone połowy (powtórz kariokinczy; por. też później ROZDZ: 5.2). W ten sposób do przeciwległych biegunów dzielącej się komórki docierają dwie równe liczbowo grupy chromosomów potomnych. Ponieważ obserwacje wykazywały, że powyższe prawidłowości obowiązują niemal wszystkie dzielące się komórki Eucaryota, przyjęto już dawno, że to chromosomy są bardzo skomplikowanymi „paczkami" zawierającymi materiał genetyczny. Ilość takich „paczek" jest cechą gatunkową, np. człowiek posiada 46, a muszka owocowa 8 chromosomów (por. CZĘŚĆ: CYTOLOGIA I.... ROZDZ: 3). Graficzną prezentację garnituru chromosomowego danego organizmu nazywamy kariotypem, ściślej idiogramcm, ale pojęcie to jest rzadko używane(por. Ryc. 41).

(t u u

1    2    3

ii 4	ii 5
ł\	i> XX XI I* H Ił
6	7	8 9 10 II 12
61	66	41
13	14	15
XX	II	M
16	17	18 Ryc. 41. Koriotyp człowieka, przepra
XI	IV	szam mężczyzny (2n = 46). AA a A
19	20	" ” i.

X Y

65