Прежде чем подойти к интересным практическим выводам, повторяем все то, что мы знаем в микробиологии. Занятие ведет человек, который сам разбирается во всем этом поверхностно. Тем лучше, ведь возьмись за дело профессор, любой ваш вопрос он встретит недоуменным взглядом поверх роговых очков "Что тут непонятного, милсдарь?". Копнем же поглубже!
Биология традиционно несколько отделена от физики и химии. Может быть, в будущем появится симбиоз наук, но сейчас это не так.
Освежим наши познания элементарной единицы любого организма — живой клетки. Этот комочек плоти способен к самостоятельному существованию и самовоспроизведению. Любая клетка организма обладает полным фондом генетического материала организма, потенцией к его проявлению. Другими словами, человека можно вырастить из любой его элементарной живой частицы — кусочка кожи, волоса, капли крови — если отключить гены, дифференцирующие клетки.
Система хранения информации клетки и всего организма в целом, как известно, молекула ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). Представляет она собой две длинные цепи из повторящихся молекулярных блоков — нуклеотидов, закрученные вместе по спирали. Один виток приходится на каждые 10,4 основания. ДНК может быть закручена дополнительно, по направлению нормальных витков (положительно), или отрицательно. Длина вытянутой нити ДНК человека составляет чуть более пяти сантиметров. Число атомов — приблизительно 150 миллиардов. Единица хранения информации в этой четверичной системе исчисления — состоящий из тридцати пяти-сорока атомов нуклеотид.
Если быть точным, согласно Википедии "Нуклеотиды являются сложными эфирами нуклеозидов и фосфорных кислот. Нуклеозиды, в свою очередь, являются N-гликозидами содержащими гетероциклический фрагмент, связанный через атом азота с C-1 атомом остатка сахара". ППЦ. В общем, друзья, это такие не очень сложные, не очень простые молекулы, способные сцепляться друг с другом и обладающие определенной химической энергией. Четыре молекулы из всего этого семейства задействованы в формировании структуры великой загадки Вселенной - ДНК. Именуют их по различающимся азотистым основаниям - аденин, гуанин, цитозин, тимин.
...Таким образом, навскидку, одна ДНК хранит в себе 10 миллиардов бит, или же, еще грубее — Гигабайт (два интересных полуторачасовых фильма). Простейшая клетка с ядром — эукариот может заключать в себе единственную ДНК, но обычно клетка содержит несколько десятков, дополняющих друг друга ДНК. Молекулы эти пребывают в составе делящихся, пребывающих в метафазе хромосом (видимых в обычный световой микроскоп белковых образований) одинаковыми (гомологичными) парами — т.н. сестринскими ДНК. В этот сокровенный момент хромосома несколько напоминает букву Х. В состоянии покоя хромосома — просто палочка, однако же, с центромерой (точкой, по которой будет происходить разделение хроматид), «развинченная», и посредством светового микроскопа не наблюдаемая.
Клетки организма человека содержат по 23 различных хромосомы, точнее, готовые при делении разделиться пары.
Каждая ДНК эукариотической клетки имеет свою опору в виде гистонов — глобул, которые она обвивает. В веществе хромосом масса гистонов достигает 40%. Репликация, то-есть, удвоение ДНК осуществляется посредством ферментного комплекса из 15—20 белков, реплисомы, расплетающего нить, вращающего, и опять закручивающего. Освобожденная от близкого соседства гомологичной нити, цепочка ДНК, не вполне изученным образом, набирает комплиментарные нуклеотиды из окружающей среды, формирует, очевидно, гистоны и полноценную хромосому (в дочерней клетке). Одна из нитей является лидирующей, на второй добавление оснований происходит рывками. Как правило, репликация идет с двух сторон, ее «вилка» движется со скоростью 100 тысяч пар нуклеотидов в минуту.
Репликация каждой новой нити начинается с некоей затравки, если можно так сказать, искусственно создаваемой ферментами. Впоследствии она убирается, но при этом «скусывается» и некий защитный участок конца ДНК. Таких участков несколько десятков, все вместе они именуются теломерами. Когда исчезает последний кусочек теломеры, ДНК приобретает способность связываться этим концом с другими хромосомами, различными белками, теряет индивидуальность и погибает. В эмбриональных, половых, меньшей степени стволовых клетках теломеры восстанавливает особый фермент — теломераза. Стволовые клетки при делении образуют одну клетку, годную для дифференциации (превращения в любую, необходимую организму, составе крови, кожи, мышц, и т.д) и одну, опять-же, стволовую. С течением времени жизни, однако, количество стволовых клеток уменьшается.
Неизвестно точно, является ли инертность теломеразы в обычных, соматических клетках некой случайностью, элементарной недоработкой Природы, либо запрограммированным механизмом самоуничтожения организма во имя следующих, возможно, более совершенных поколений. Теломераза активна в раковых клетках — которые способны делиться бесконечно, однако, скорее всего, виновата в болезни не она, а некий иной механизм перерождения. Инертность теломеразы присуща и тем животным (ни в большей, ни в меньшей степени), которые вообще не болеют раком, так, что механизм ее подавления не может быть создан Природой из-за ее боязни проявления этой опасной болезни. Приобретение теломеразной активности, согласно некоторым исследованиям, нисколько не повышает риск развития рака.
Некоторые бактерии имеют закольцованную ДНК, не имеющую теломер, соответственно, воспроизводимую без «лимита Хефлика» (50—70 делений). Соответственно, в отсутствии губительных внешних воздействий, они практически бессмертны.
Итак, индивид не столь ценен как Общество, потому бережливая Природа и не выделяет достаточно ресурсов на существование всех его соматических клеток.
Урок второй: