Взламывая биологию

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛА

Пол человека определяется двумя половыми хромосомами. У женщин эти хромосомы одинаковые (XX), а у мужчин разные (XY). Похожим образом устроено большинство животных. Однако пол крокодилов и черепах определяется температурой. Яйца, оказавшиеся в более жарких или прохладных участках крокодильего гнезда, – женские; мужские развиваются при средних температурах.

Организмы, которые размножаются половым способом, содержат диплоидные клетки. То есть в ядре большинства клеток существует два комплекта хромосом. Только гаметы, или половые клетки, имеют лишь один набор и называются гаплоидными. Один комплект хромосом передается от женской клетки, и один – от мужской. Человеческие диплоидные клетки содержат 46 хромсом в 23 парах, у обычных плодовых мушек восемь хромосом (четыре пары), у домашних кошек – 38 (19 пар), а у садовых улиток – 54 (27 пар). ДНК в каждой хромосоме разделена на множество секций – генов, – в которых содержится код конкретных характерных признаков организма.

Органеллы

Клетки растений и животных содержат внутри более мелкие образования, которые называют органеллами. Они окружены цитоплазмой и выполняют разнообразные метаболические функции.

Все формы жизни можно разделить на эукариотов – организмов, в клетках которых имеется ядро, – и прокариотов, клетки которых не имеют ядра. Животные и растения, а также амебы и аналогичные одноклеточные организмы – это эукариоты. Кроме ядра их клетки содержат и другие покрытые мембраной образования – органеллы. У прокариотов таких четко ограниченных структур нет. Ядро содержит почти весь генетический материал клетки, организованный в виде молекул ДНК, сплетенных в хромосомы. Главная их функция – защитить ДНК от ферментов и прочих активных химических веществ в клетке. Похожим образом органеллы создают микросреду, отделенную от содержимого клетки, и обеспечивают условия для конкретных процессов.

Митохондрии

Митохондрии – еще один тип органелл, открытый в 1890 г. немецким анатомом Рихардом Альтманом (ученый назвал их «биобластами»). Они отвечают за клеточное дыхание – процесс, при котором глюкоза окисляется и, высвобождая энергию, преобразуется в углекислый газ и воду. Эти сложные реакции в основном происходят на складках мембраны внутри митохондрии. Энергия хранится в форме аденозинтрифосфата (АТФ) и используется для любой энергоемкой деятельности клетки. Наиболее активные клетки содержат десятки митохондрий, а мышечное волокно, требующее много энергии, – несколько тысяч. Митохондрия несет некоторое количество собственных ДНК. Митохондриальная ДНК (мтДНК) в сперме не передается яйцеклетке при оплодотворении, и все особи всегда наследуют мтДНК от матери.

Митохондрии – это продолговатые органеллы, которые являются энергостанциями клеток. Из глюкозы и других питательных веществ они вырабатывают энергию, и клетки используют ее в процессе жизнедеятельности.

Эндоплазматический ретикулум – это сеть плоских мешочков и трубок, которые производят и транспортируют белки.

Другие органеллы

Эндоплазматический ретикулум (ЭР) – это сеть трубчатых мембран. Шероховатый ЭР усеян мелкими структурами – рибосомами, которые производят необходимые клетке белки. Гладкий ЭР производит липиды. Аппарат Гольджи – это сходная мембранозная структура. Ее задача – упаковывать вещества в окруженные мембраной пузырьки для транспортировки через основную мембрану клетки. Хлоропласты «населяют» только зеленые участки клеток растений. Здесь происходит фотосинтез, при котором хлорофилл, зеленое химическое вещество, связанное со множеством плотно спрессованных мембран, удерживает солнечный свет. Количество хлоропластов в клетке варьируется от одного до примерно 100.

Функция хлоропластов в растении – обеспечение фотосинтеза. Хлорофилл, содержащийся внутри хлоропласта, впитывает солнечную энергию. С ее помощью из воды и углекислого газа получаются сахара́. Кислород – это побочный продукт.

Ортогенез