Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Медицина arrow Основы генетики

Цитоплазматические гены и биогенез органелл

С самого начала XX столетия цитологи постоянно подчеркивают генетическую непрерывность хлоропластов и митохондрий, а именно то, что эти органеллы возникают только из предшествующих органелл того же рода. Изучение роли митохондриальных генов в биогенезе митохондрий показало, что там присутствуют:

  • • специфические ферменты — РНК-полимеразы;
  • • все три вида РНК: рибосомальные, транспортные, информационные;
  • • особенные рибосомы 70 S'-типа.

Именно эти компоненты обеспечивают способность органелл к синтезу белка. Интересно, что за счет работы этой системы синтезируются белки только внутренней мембраны митохондрий. При этом почти все белки митохондриальных рибосом синтезируются в цитоплазме.

Изучение роли хлоропластных генов в биогенезе хлоропластов позволило выявить те же компоненты белок-синтезирующей системы, что и в митохондриях. Однако спектр молекул белков, образующихся в хлоропластах, оказался значительно шире, что обусловлено, главным образом, значительно большей информационной емкостью ДНК хлоропластов. Позднее было установлено, что за счет собственной ДНК в хлоропластах синтезируется большая субъединица главного фермента ассимиляции СО2 — рибулозо-1,5-бисфосфат-карбок- силазы-оксигеназы (Рубиско), фермент фосфорибулокиназа, некоторые белковые компоненты фотосистемы II, а также белки, участвующие в построении внутренней хлоропластной мембраны, в том числе мембран тилакоидов, о чем упоминалось выше.

Гены цитоплазмы и клеточная наследственность

Передача ДНК органелл всему потомству по типу материнского наследования представляет определенную ценность для эволюции организма.

Она позволяет поддерживать гомозиготность организмов, которые достаточно успешно конкурируют с другими видами в конкретных условиях окружающей среды.

Установлено, что цитоплазматические гены играют важную роль в видообразовании. Так, явление мужской цитоплазматической стерильности и некоторые формы половой несовместимости оказались важными факторами образования растений рода Solatium (пасленовые).

Цитоплазматическая наследственность важна для сохранения жизнеспособности клеток. Например, некоторые мутации ДНК цитоплазматических структур обеспечивают появление новых форм организмов, устойчивых к антибиотикам.

Нарушение функций митохондрий, связанное с мутациями, приводит к развитию у многоклеточных ряда заболеваний. Так, еще О. Варбург в начале XX в. установил, что в опухолевых тканях нарушен энергетический обмен, при котором митохондриальное дыхание в них заменяется менее выгодным путем — гликолизом. Позднее в лейкоцитах больных лейкемией стали часто обнаруживать димерные молекулы ДНК митохондрий. То есть было доказано, что некоторые формы рака связаны с нарушением работы этих органелл.

В специальных экспериментах было установлено, что даже у одноклеточных, например, утрата ДНК хлоропластов у Euglena или утрата ДНК митохондрий у дрожжей Saccharomyces cerevisiae сопровождается не просто утратой функций отдельными органеллами, но и меняет весь метаболизм клетки. При этом, например, эффективное разложение углеводов в процессе дыхания заменяется на гораздо менее эффективное (примерно в 15 раз) — гликолиз. Такое нарушение сразу же приводит к явной ограниченности жизненных функций организма и проигрышу в эволюционном плане, поскольку значительно снижается способность оставить свое потомство.

Установлено, что многие ферменты, участвующие в процессах фотосинтеза и дыхания, имеют гетерогенную структуру, кодируемую как пластидными, так и ядерными геномами.

Более того, обнаружено, что в клетке может происходить перенос генов из хлоропластов в митохондрии, а из митохондрий в ядро. И всегда в одном направлении. Также показана возможность прямого слияния хлоропластов и митохондрий.

Таким образом, важность цитоплазматических генов в клетках организма доказана весьма убедительно.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы