Центромеры и кинетохоры

Центромеры могут иметь различную локализацию по длине хромосом. Голоцентрические центромеры встречаются в том случае, когда микротрубочки связаны по длине всей хромосомы (некоторые насекомые, нематоды, некоторые растения). Моноцентрические центромеры – когда микротрубочки связаны с хромосомами в одном участке. моноцентрические центромеры могут быть точечными (например, у некоторых почкующихся дрожжей), когда к кинетохору подходит всего лишь одна микротрубочка, и зональными, где к сложному кинетохору подходит пучок микротрубочек. Несмотря на разнообразие зон центромер, все они связаны со сложной структурой кинетохора, имеющего принципиальное сходство строения и функций у всех эукариот. Кинетохоры – специальные белковые структуры, большей частью располагающиеся в зонах центромер хромосом. Это сложные комплексы, состоящие из многих белков. морфологически они очень сходны, имеют одинаковое строение, начиная от диатомовых водорослей, кончая человеком. Представляют собой трёхслойные структуры: внутренний плотный слой, примыкающий к телу хромосомы, средний рыхлый слой и внешний плотный слой. От внешнего слоя отходят множество фибрилл, образуя так называемую фиброзную корону кинетохора. В общей форме кинетохоры имеют вид пластинок или дисков, лежащих в зоне первичной перетяжки хромосомы, в центромере. На каждую хромосому или хроматиду обычно приходится по одному кинетохору. До анафазы кинетохоры на каждой сестринской хроматиде располагаются, связываясь каждый со своим пучком микротрубочек. У растений кинетохор имеет вид не пластинок, а полусфер. Функциональная роль кинетохоров заключается в связывании между собой сестринских хроматид, в закреплении митотических микротрубочек, в регуляции разъединения хромосом и в собственно движении хромосом во время митоза при участии микротрубочек. В общем белковые структуры, кинетохоры удваиваются в S-периоде, параллельно удвоению хромосом. Но их белки присутствуют на хромосомах во всех периодах клеточного цикла.

ФОТОСИНТЕЗ

— процесс образования органических веществ с использованием энергии солнечного света. Первоначальные формы жизни, по-видимому, существовали за счет энергии органич. веществ, находящихся в Мировом океане (см. Жизнь). С увеличением сложности организации живой материи и разнообразия форм ее существования потребовался постоянный и неисчерпаемый источник энергии. Этому требованию целиком отвечало Солнце, посылающее на Землю громадное количество энергии в виде солнечного (электромагнитного) излучения. Нек-рые виды организмов приобрели способность непосредственно использовать энергию солнечного света для превращения неорганических веществ, в избытке имеющихся на Земле, в органические вещества. Этому способствовало возникновение в результате неизвестных генных мутаций (см. Мутагенез) особого вещества — хлорофилла. Хлорофилл — зеленый пигмент, имеющийся у всех современных растений, действует как катализатор процесса соединения воды и углекислого газа, протекающего с использованием энергии солнечного света. В результате фотосинтеза образуются свободный кислород, попадающий в атмосферу, органич. вещества (в первую очередь углеводы), а также высокоэргические соединения (т. е. вещества, «запасающие» энергию в виде, удобном для последующего использования ее в процессе жизнедеятельности). Т. о., с помощью процесса Ф. создается запас органич. веществ и энергии, обеспечивающий потребности в них у других организмов, не способных к самостоятельному синтезу органич. веществ из неорганических. Практически вся используемая живыми организмами энергия обеспечивается деятельностью зеленых растений, или, другими словами, процессом Ф.

Фотосинтез оказал огромное влияние на дальнейшую эволюцию жизни на Земле. В период возникновения жизни на Земле не было свободного кислорода и живые организмы получали энергию из пищи с помощью процесса брожения, или анаэробного дыхания. Однако этот путь, сохранившийся и до наших дней у нек-рых видов бактерий, а также на нек-рых этапах обмена веществ у высших организмов (см. Обмен веществ и энергии), оказался малоэффективным, т. к. при этом высвобождается мало энергии. Как только в атмосфере Земли появился свободный кислород, возник новый, более совершенный тип высвобождения энергии из пищи — путь аэробного дыхания, при к-ром питательные вещества окисляются за счет кислорода с образованием углекислого газа, воды и выделения большого количества энергии (в 20 раз большего, чем при брожении).

Высокая эффективность такого типа дыхания способствовала возникновению большого разнообразия форм жизни и усложнению ее организации. Одновременно углекислый газ и вода, образующиеся в процессе аэробного дыхания, мог5гт вновь использоваться зелеными растениями. С появлением в процессе Ф. свободного кислорода и накоплением его в атмосфере произошло постепенное окисление ядовитых газов первичной атмосферы (аммиака — до свободного азота, метана — до углекислого газа и т. д.), в результате чего газовый состав атмосферы стал близок к современному. Известно, что возникновение жизни в конечном итоге стало возможным только благодаря Солнцу, посылающему на Землю энергию в виде солнечного излучения. Однако в состав его входит и ионизирующее («жесткое») излучение, при определенных условиях губительно воздействующее на все живое. Именно поэтому жизнь зародилась в океане, так как вода хорошо поглощает ионизирующее излучение. Природой был выработан еще один механизм, защищающий живое от действия этого фактора, и главную роль в этом сыграл процесс Ф. Кислород, выделяемый в ходе Ф. и попавший в верхние слои атмосферы, превратился там в озон, активно поглощающий ионизирующее излучение. Так на Земле были созданы условия для «выхода» жизни из воды на сушу. Постепенно между организмами, осуществляющими Ф., и организмами, не способными к самостоятельному синтезу питательных веществ, установилось равновесие. Подсчитано, что запас кислорода в атмосфере полностью исчез бы за 2000 лет, если бы фотосинтезирующие организмы не восполняли бы его. Одновременно, если бы не было животных и бесхлорофилльных растений (грибов, нек-рых водорослей), содержание углекислого газа в атмосфере падало бы, что отрицательно сказалось бы на жизнедеятельности зеленых растений. Т. о., между миром зеленых растений, осуществляющих Ф., и миром животных —■ основного потребителя продукции Ф.— существует равновесие. Однако производственная и преобразующая деятельность человека способна нарушить это равновесие, т. к. вырубка лесов, распашка полей, строительство дорог, городов, бурное развитие транспорта, сжигающего сотни миллионов тонн горючего (а значит, и кислорода атмосферы) и выделяющего громадное количество углекислого газа, загрязнение окружающей среды ядовитыми отходами и другие последствия деятельности человека отрицательно сказываются на растительном и животном мире планеты (см. Экология). Поэтому во многих странах мира, в т. ч. и в нашей стране, разрабатываются и претворяются в жизнь многочисленные мероприятия, направленные на сохранение окружающей среды (см. Охрана окружающей среды)

14-19