Молекулярная биология гена - Уотсон Дж.
Скачать (прямая ссылка):
В большинстве растущих бактериальных культур клетки делятся неодновременно, так что даже если культура возпнкла из одной клетки, то через несколько генераций в ней можно найти клетки на самых разпых стадиях клеточного цикла. Такой рост называют несинхроиизираеанным. За последние 10 лет были разработаны приемы, позволяющие выделять бактериальные клетки, находящиеся на одпой и топ же стадии клеточного цикла. Это обеспечивает синхронизированный рост на протяжении нескольких генераций (рис. 3-4). В дальнейшем кривая роста по указанной выше причине вновь приближается к кривой несинхронизированного роста.
В процессе экспоненциального роста каждая клетка содержит от двух до четырех хромосом. Все эти хромосомы являются потомками исход-
63
1> и с. 3-1, Электронная микрофотография группы ил ото к Е. coli; X 12 ООО. (Фотография получена я лаборатории д-ра Келленбергера, Же пе вс к и Гг упиве f >с и тот.)
Свертлые области — участки, где сосредоточена Д11К.
бактерия
и
о
(-
о
Ъ?
С
г
о
Рис. 3-2. Ранмиожеппе отдал ышх б а кто -р паль ггы х клеток ия плотной питательной среде, приведшее к образованию видимых иевооружонпьш глазом колонии.
Клеткл /?. coli обычно малоподвижны, тт поэтому после деления первые две дочертите клетки п все их потомки остаются рядом друг с другом. т1ерез 24 ч (при 37е С) каждая клетка, и менянная на агар, даст плотную массу новых клеток — колонию.
Рис. 3-3. Кривые роста Е. coli при 37~ С. I — рост клеток Е. coli и богатой питательной среде (глюкоза, соля, аминокислоты, пурины., пирпмидшеы) после внесения в лее 10* клеток, взятых в фане экспоненциального роста; // — те же условия, по клетки для засева среды взяты, когда культура уже почти достигла насыщения (в этом случае экспоненциальный рост начинается не сразу, а после некоторого лаг-перпода, равного примерно 1 ч).
Чашка Пе]
Колония
М
Химия бактериальной клетки
Ряс. 3-4. Пример, показывающий, что степень синхронизации роста заметно уме выдастся во втором и третьем циклах.
/ — синхронизированная культура Е. coli, использующая глюкозу в качество единственного источника углерода; II — десинхронизированная культура.
В рем яг, ч
ной родительской хромосомы, так что по своей генетической конституции они тождественны. Почему каждая нормальная клетка содержит несколько одинаковых хромосом, остается пока деизвестным. Такое накопление хромосом не является обязательным условием жизненного цикла Е. coli, так как при плохих условиях питания удвоение хромосом иногда отстает от клеточного деления, и тогда появляются жизнеспособные клетки, содержащие только одну хромосому (рис. 3-5).
У клеток Е. coli, так же как и у большинства (а может быть, и у всех) бактерий, хромосомы не заключены в ядерпую мембрану. Структурного разграничения между ядром и цитоплазмой у них нет. Тем пе менее цитологи часто называют область, занятую хромосомой, ядерной областью. Термин этот нельзя считать удачным» Еще совершенно неясно, какой механизм обеспечивает расхождение хромосом при клеточном делении. Нет никаких данных о наличии у бактерий веретена. По всей вероятности, веретено — это специализированная структура, возникшая в процессе эволюции уже после того, как произошла дифференцировка клетки на ядро и цитоплазму. Таким образом, идипственное, что объединяет митоз в клетках высших организмов и в бактериальных клетках,— это точное удвоение и расхождение хромосом.
Рис. 3-5. Жизненный цикл клеток К, coli. При оптимальных условиях роста жизненный цикл клеток Е. coll длится около 20 мин при 37 С. В этих условиях клетка Е. coli содержит в среднем от двух до четырех хромосом {в зависимости от стадии деления). Всо атн хромосомы являются потомками одцоп и той же родительской хромосомы, и поэтому и генетическом отношении они одинаков гл.
сз Оптимальные условия pocia _ Неблагоприи!ные условия рос га
5 Дж. Уотсон
65
Долгое время считалось, что у бактерий, и в частности у Е. coli, нет полового процесса, при котором происходит слияние клеток. Однако в 1946 г. выяснилось, что существуют мужские и женские бактериальные клетки; при их слиянии (происходящем очень редко) образуются диплоидные клетки (подробнее об этом см. л гл. 7). Эти диплоидные клетки существуют очень недолго: после одяого или двух делений клетки снова оказываются гаплоидными. Механизм расхождения хромосом (в результате которого происходит редукция числа хромосом) пока неясен, как и в случае митоза.
ДАЖЕ МЕЛКИЕ КЛЕТКИ — КРАЙНЕ СЛОЖНЫЙ ОБЪЕКТ
На молекулярном уровне очень трудно изучать даже такую мелкую клетку, как клетка Е. coli. Химику мысль о том, что мы когда-нибудь сумеем понять основные особенности организации этой клетки, может показаться на первый взгляд совершенно неправдоподобной. В химических масштабах даже мельчайшая клетка чудовищно сложна. Хотя клетка Е. coli приблизительно в 500 раз меньше любой растительной или животной клетки (у которой диаметр равен в среднем 10 мкм), она тем по менее веспт около 2 X К)-13 г, что соответствует молекулярному весу 1012 дальтон К Этот вес, в сущности столь ничтожный, для химика просто огромен, так как он в 6 X 1010 раз превосходит вес одной молекулы воды (мол. вес равен 18). Более того, за этой массой скрывается высокоорганизованный комплекс, очень большого числа углеродсодержащих молекул.
