Основы биохимии Том 3 - А. Ленинджер 1985

Молекулярные механизмы передачи генетической информации
ДНК: структура хромосом и генов
Эукариотические клетки содержат гораздо больше ДНК, чем прокариоты

Теперь мы совершим большой скачок и перейдем от прокариотических клеток к гораздо более сложным - эукариотическим. Эукариоты содержат значительно больше ДНК, чем прокариоты. Отдельная клетка миксомицета, одного из самых примитивных эукариот, более чем в 10 раз превосходит по содержанию ДНК клетку Е. coli. В клетках плодовой

мушки Drosophila, используемой в классических генетических исследованиях, количество ДНК более чем в 25 раз превышает ее количество в клетках Е. coli. А клетки человека и многих других млекопитающих содержат приблизительно в 600 раз больше ДНК, чем Е. coli.

Общая физическая длина всей ДНК в одной-единственной клетке человека составляет ~2 м (для сравнения длина ДНК Е. coli равна 1,4 мм). Поскольку в организме взрослого человека находится ~10¹³ клеток, общая длина всей ДНК человека составляет ~2∙10¹³ м, или 2∙10¹⁰ км. Сравните эту величину с окружностью земного шара (4∙10⁴ км) или расстоянием от Земли до Солнца (1,44∙10⁸ км)!

При наблюдении в микроскоп за ядром делящихся эукариотических клеток было обнаружено, что их генетический материал распределен по хромосомам, число которых зависит от вида организма (табл. 27-5). В клетке человека, например, содержится 46 хромосом. В настоящее время установлено, что каждая хромосома эукариотической клетки типа показанной на рис. 27-21 содержит одну очень большую молекулу двухцепочечной ДНК, длина которой может в 4-100 раз превышать длину ДНК Е. coli. Например, физическая длина молекулы ДНК одной из наиболее мелких хромосом человека составляет ~30 мм, что почти в 15 раз больше длины молекулы ДНК Е. coli. Молекулы ДНК в сорока шести хромосомах человека не одинаковы по размеру: они могут различаться между собой более чем в 25 раз. Эукариотические ДНК имеют не кольцевую структуру, а линейную. Каждая эукариотическая хромосома несет уникальный набор генов. Совокупность всех генов клетки составляет ее геном.

Рис. 27-21. Электронная микрофотография хромосомы 12 человека.

Таблица 27-5. Нормальное число хромосом у разных видов

Размер типичной клетки человека, например клетки печени, составляет в поперечнике ~ 25 мкм. Ее ядро, размером ~ 5 мкм в диаметре, содержит 46 хромосом, суммарная длина ДНК которых равна 2 м. Как мы увидим дальше, упаковка ДНК в эукариотических хромосомах существенно отличается от ее упаковки в прокариотических хромосомах.