Лженаука – генетика. Чума ХХ века.

II.4. Митоз и мейоз

 

 

 

У организмов, размножающихся половым путем, имеется два набора хромосом, а значит и генов. Организмы могут содержать не два набора генов и хромосом, а несколько. Такие организмы называются поли- (или много-) плоидными. При делении клетки (этот процесс называется митозом) хромосомы деспирализуются, и на базе каждой полимерной молекулы ДНК синтезируется ее копия. Тем самым в клетке перед делением число хромосом удваивается. Они при делении расходятся в две клетки, и из каждой пары хромосом одна идет в одну дочернюю клетку, а другая – в другую дочернюю клетку.

 

Я не буду здесь в деталях описывать, как происходит митоз – это очень сложно и долго. Я сделаю лишь очень краткий набросок. Митоз – это деление тетраплоидной (по содержанию ДНК) клетки на две диплоидные. Митоз реализуется и контролируется через фосфорилирование белков. Во время митоза хромосомы спирализуются и конденсируются. Синтез РНК на ДНК полностью прекращается. Исчезают ядрышки. Ядерная оболочка рвется жесткими хромосомами. Ее жесткость резко снижается после отщепления от ее внутренней мембраны специальных каркасных белков типа ламина. Во время метафазы наблюдается наибольший уровень фосфорилирования. Связи между соединениями сестринскими частями хромосом рвутся. Образуется веретено деления из микротрубочек. Из-за выталкивания микротрубочками с полюсов хромосомы образуют как бы диск в центре клеток (экваториальная пластинка). Затем начинается анафаза. Из-за разрушения спаек между хромосомами они начинают подтягиваться микротрубочками к полюсам. Хромосомы расходятся. На полюсах образуются идентичные наборы хромосом, или две дочерние звезды. Все молекулярные механизмы митоза почти полностью расшифрованы.

 

После расхождения двух наборов хромосом резко активируется активность белков, отщепляющих от белков фосфорные остатки, а активность ферментов–киназ, которые эти остатки пришивают к белкам и активность которых была очень высокой во время митоза, снижается. Клетки можно стимулировать к митозу путём активации киназ, которые присоединят остаток фосфата к одной из аминокислот полипептидной цепи.

 

Это ведет к серии событий, в частности происходит раскручивание хромосом. Ядерная оболочка приобретает жесткость за счет прикрепления к ней каркасных белков, в частности ламина, куски ее начинают сливаться, и из ее фрагментов образуется полноценная ядерная оболочка. Появление ядерной оболочки способствует деспирализации хромосом. Затем посредине делящейся клетки возникает перетяжка или (в растениях и дрожжах) формируется двойная плазматическая мембрана без перетяжки и затем клетки разделяются.

 

У животных клеток перетяжка между делящимися клетками образуется за счет активности элементов цитоскелета, но и здесь нужны мембранные вакуоли, которые доставляются к перетяжке из ближайшего пластинчатого комплекса Гольджи. Деление происходит слегка асимметричное, так как плазматическая мембрана формируется на одной из сторон цитоскелетного тяжа, расположенного в центре клетки, и этот тяж отходит в одну или другую из двух новых клеток.

 

У растений, грибов и дрожжей, у которых нет активного передвижения клеток, вместо перетяжки образуется поперечная клеточная мембрана. Она строится из мембранных мешочков, доставляемых из пластинчатых комплексов Гольджи и из эндосом.

 

У организмов, использующих половое размножение, имеются специальные половые клетки, которые подвергаются особому типу деления. Перед клеточным делением на базе одного набора синтезируется ещё одна пара наборов. После того, как половые клетки приготовят для дочерних клеток по два набора хромосом, происходит не одно, а два последовательных деления. Во время обычного, не полового, деления клетки каждые два набора расходятся в дочерние клетки, которые тем самым получают два набора хромосом каждая. Во время полового деления на этом половая клетка не останавливается и этот двойной набор делится ещё раз, и таким образом половая клетка содержит только один набор хромосом и, следовательно, только один вариант гена. Это приводит к тому, что число хромосом в зрелых половых клетках уменьшается в два раза по сравнению с соматическими клетками. Они содержат не диплоидный, а гаплоидный набор хромосом. Поэтому половая клетка должна слиться с половой клеткой от организма противоположного пола и восстановить свой двойной набор генов. Следовательно, новый организм получает один ген из каждой пары от матери и другой от отца. Данный процесс носит название редукционного деления или мейоза.

 

Итак, половые клетки человека (яйцеклетки и сперматозоиды) обладают половинным набором хромосом (то есть их 23). 22 из них совпадают у мужчин и женщин. Отличается только последняя пара. У женщин это хромосомы ХХ, а у мужчин XY. После слияния половых клеток, происходящих от мужского и женского организма, диплоидный набор восстанавливается. Далее идет довольно длительная стадия эмбрионального (в утробе матери) и постнатального (развитие от момента рождения до созревания) развития до тех пор, пока не получится взрослый организм. Половые и стволовые клетки имеют «минимальный» фенотип: минимум рецепторов и программ для взаимодействия с микроокружением.

 

Половое размножение – весьма «дорогое удовольствие» с точки зрения естественного отбора. При бесполом размножении вы передаете каждому потомку все свои гены, а при половом – только половину. За половое размножение приходится платить двукратным снижением эффективности передачи генов потомству. Поэтому животные стараются оберегать свои половые клетки от чужого генетического материала, в том числе вирусного.

 

Как регулируется образование организма? За счет синтеза и транспорта на плазматическую мембрану специальных белков-рецепторов и их раздражителей или лигандов. Этот процесс очень сложен. Механизмы работы и активации рецепторов и вообще биология развития всего процесса очень сложны. Все начинается с асимметрии зиготы. Имеются данные о том, что молекулы мРНК двигаются к одному полюсу яйцеклетки по микротрубочкам (229).

 

В свое время я слушал доклад о результатах работ, выполненных в Европейской молекулярно-биологической лаборатории и в университете города Данди. Там было показано, что короткие полипептиды-лиганды (это белки, содержащие сигналы для белков, которые их детектируют, то есть белков-рецепторов) после секреции во внеклеточное пространство не просто диффундируют по внеклеточному пространству, а активно захватываются и транспортируются клетками через свою цитоплазму.