ДНК, хромосомы и гены

Весь механизм управления развитием и активностью организма заключен в дезоксирибонуклеиновой кислоте (ДНК), из которой состоят хромосомы клеточных ядер и их основные функциональные единицы — гены. ДНК состоит из двух длинных параллельных макромолекулярных цепочек, свернутых в виде спирали; молекулы ДНК состоят из трех основных элементов: фосфатных молекул, молекул сахара — дезоксирибозы и четырех азотистых оснований: аденина, гуанина, тимина и цитозина. Каждая цепочка ДНК состоит из последовательных звеньев, которые называются нуклеотидами: волокна азотистых оснований соединены водородными связями друг с другом таким образом, что двойная спираль ДНК по форме похожа на винтовую лестницу.

Деление всех клеток организма, за исключением клеток зародыша, происходит путем удваивания хромосомного материала, поскольку каждая из дочерних клеток должна получить точную копию ДНК от материнской клетки. В ходе этого процесса, который называется репликацией, две цепи ДНК разъединяются и благодаря воздействию особого фермента формируются две новые комплементарные цепи. Каждая исходная цепь служит прообразом для новой цепи, в которой азотистые основания соединяются (соединяться между собой могут только аденин и тимин или цитозин и гуанин), — в результате каждая из двух цепей получается дополненной. Таким образом, воссоздаются две идентичные макромолекулы ДНК, поскольку каждая цепь состоит из исходной и новой цепи.

Структура хромосом

Хотя многие хромосомы отличаются по размеру, все они имеют одинаковую форму маленькой палочки, которую сжимает центромера, разделяющая хромосому на два плеча, часто неодинаковой длины. Однако типичное изображение хромосом соответствует стадии процесса клеточного деления, когда ДНК уже дублировалась, — момент, в который хромосома похожа на букву X с двумя длинными и двумя короткими плечами.

Количество хромосом человека со всеми генами определяющими развитие и функционирование нашего организма, соответствует количеству хромосом материнской яйцеклетки и отцовского сперматозойда, которые соединяются в момент оплодотворения. Это возможно из-за того, что, в отличие от остальных клеток человеческого организма, в которых содержится по 46 хромосом, гаметы содержат всего по 23 хромосомы: слияние яйцеклетки и сперматозоида образует зиготу с 46 хромосомами (23 пары родительских хромосом), клетки зиготы постоянно делятся, и в результате их деления образуется эмбрион человека с набором хромосом, идентичным родительским. Таким образом, каждый человек получает половину материнского и половину отцовского хромосомного набора.