Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2008 №4

Остановимся на способах ориентации в пространстве других существ. Размер эукариотической клетки порядка 30-200 мкм. Как было посчитано выше, размеры клетки достаточны для рецептирования градиентов концентраций. У одноклеточной эвглены есть хлоропласты и она способна к фотосинтезу. Для того, чтобы она могла оказаться в месте, где возможно заняться фотосинтезом, у нее есть светочувствительный глазок и стигма (это — скопление пигмента). Сама клетка прозрачная, а стигма — нет. Во время движения эвглена все время вращается, при этом стигма периодически затемняет фоточувствительный элемент. Причем частота этого затемнения зависит от того, движется эвглена по направлению к свету прямолинейно или под углом. От фоторецептора сигнал поступает на жгутик, который переориентирует эвглену таким образом, чтобы она двигалась к свету. У эвглены, как и у инфузории, есть хеморецепция. О хеморецепции поговорим на примере инфузории. Когда инфузория движется, она «машет» своими ресничками, которые покрывают тело инфузории, причем движение клетки происходит по спирали. При этом она воспринимает из среды химические сигналы либо вибрацию той частоты, которую издает объект ее питания. Вращаясь, инфузория сканирует пространство, и если там обнаруживается сигнал, то размах вращений сужается, инфузория переориентируется таким образом, чтобы сигнал поступал на передний конец тела, и плывет дальше к жертве, удерживая этот сигнал. Таким образом, у эвглены и инфузории мир одномерный.

Последний пример ориентировки в пространстве — это плоский червь планария. Он уже вполне макроскопических размеров. Живет этот червь на дне, и там есть все, что ему необходимо для жизни. Он способен воспринимать вибрацию и химические сигналы. Для ориентировки он поднимает передний конец тела, ориентируется в пространстве так, чтобы интенсивность сигнала на рецепторах, разнесенных на разные стороны головы, была одинакова, поворачивается в нужном направлении и ползет.

Ученые проводили следующий эксперимент. Они подвесили кусочек мяса на некотором расстоянии от дна. Червь ориентировался, полз в нужном направлении, проползал под кусочком мяса, останавливался, опять ориентировался, полз обратно, и ползал так очень долго, если только случайно при ориентировке не задевал кусочек мяса головой. Мир этой планарии двухмерен, то есть третье измерение она не воспринимает, так как оно ей не нужно.

СТРУКТУРА ГЕНОМА ПРОКАРИОТ

Все, что бактерия умеет делать кодируется ее генетическим аппаратом. То есть восприятие сигналов из внешней среды зависит от того, какие рецепторы находятся на мембране клетки, а рецепторы кодируются бактериальной ДНК. На примере кишечной палочки рассмотрим, как устроен геном бактерии. Геном — это совокупность всей наследственной информации. У кишечной палочки двухцепочечная ДНК замкнута в кольцо. Это кольцевая молекула состоит из 4,6 млн. пар нуклеотидов, что соответствует молекулярной массе 3х10⁶ Да. Длина молекулы составляет порядка 1.5 мм. Время репликации этой молекулы 20 мин. Есть бактерии, которые размножаются медленнее, чем кишечная палочка.

Структура бактериальной ДНК как кольцевой была предложена в 1956 году Жакобом и Вольманом. Это было революционное предположение, так как до этого считалась, что ДНК линейная. Но революция во взглядах произошла еще раз, когда выяснилось, что геном бактерии может быть представлен как кольцевой, так и линейной молекулой ДНК. Кроме основной молекулы ДНК у нее могут встречаться (а могут и отсутствовать) плазмиды — небольшие (3–5 тысяч нуклеотидов) кольцевые или линейные ДНК, часто несущие гены устойчивости к антибиотикам и другие необязательные системы. Именно из-за наличия плазмид (а они способны передаваться горизонтально от клетки к клетке, даже между бактериями разных видов), распространение устойчивости к антибиотикам происходит очень быстро между всеми бактериями, живущими в одном месте.

То есть в состав генома бактерий могут входить как кольцевые, так и линейные молекулы ДНК. И геном может состоять из одной или из нескольких молекул ДНК, называемых хромосомами или плазмидами. Если гены, которые содержаться на дополнительной молекуле, необходимы клетке, то эта молекула называется минихромосомой, а если без них клетка может обойтись — то плазмидой.

Размеры молекул ДНК указывают в парах оснований, п.н. или bp (base pairs)

Для больших фрагментов используют т. п.н. или kb (kilo base)=10³ bp и Mb (mega base)= 10⁶ bp

Геномы бактерий — от 0.58 Mb у Micoplasma genitalium до 9.5 Mb у Myxococcus xanthus.