Линкёрная днк гистоновый кор
Блок информации
ХРОМОСОМЫ - НУКЛЕОПРОТЕИДНЫЕ СТРУКТУРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЯДРА КЛЕТКИ, СОДЕРЖАЩИЕ ДНК, В КОТОРОЙ ЗАКЛЮЧЕНА НАСЛЕДСТВЕННАЯ ИНФОРМАЦИЯ ОРГАНИЗМА. СПОСОБНЫ К САМАВОСПРОИЗВЕДЕНИЮ , ОБЛАДАЮТ СТРУКТУРНОЙ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ИНДИВИДУАЛЬНОСТЬЮ И СОХРАНЯЮТ ЕЁ В РЯДУ ПОКОЛЕНИЙ.
В МИТОТИЧЕСКОМ ЦИКЛЕ НАБЛЮДАЮТСЯ СЛЕДУЮЩИЕ ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ХРОМОСОМ:
Различают митотическую и интерфазные формы структурной организации хромосом, взаимопереходящие друг в друга в митотическом цикле - это функциональные и физиологические превращения
· функциональные превращения – это компактизация и декомпактизация в клеточном цикле.
Компактные, конденсированные, имеющие определенное строение во время митоза.
Для интерфазных хромосом в основном свойственно деспирализованное состояние. Степень спирализации отдельных фрагментов хромосом варьирует, образуя совокупность более или менее рыхло расположенных нитчатых образований и глыбок хроматина ядра эукариотических клеток.
· Физиологические превращения – транспортнаяи функциональнаяформы:
транспортная (идентифицируемой во время деления, хромосомы компактные ясно различимые) функциональная в виде хроматина (наблюдается в промежутках между делениями, хромосомы разрыхленные, нитевидные и не различимые по отдельности).
- ХИМИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ХРОМОСОМ.
Химический состав хромосом - ДНК- 40%, гистоновых белков - 40%, негистоновых - 20% немного РНК, липиды, полисахариды, ионы металлов.
Имеется 5 фракций основных гистоновых белков (H1 , H2A , H2B , H3 , H4) и более 100 фракций кислых негистоновых белков,
Функции гистоновых белков: регуляторная (прочно соединяясь с ДНК препятствуют считыванию информации) и структурная (обеспечивают пространственную организацию ДНК в хромосомах, образуя нуклеогистон).
Функции негистоновых белков: среди них ферменты регулирующие процессы:
· синтеза РНК (полимеразы) и процессинга РНК,
· редупликации и репарации ДНК (геликаза, ДНК полимераза, эндонуклеаза, экзонуклеаза, лигаза),
· регуляторная функция, заключающаяся в «запрещении» или «разрешении» считывания информации с молекулы ДНК
ДНК ЭУКАРИОТИЧЕСКИХ КЛЕТОК ПРЕДСТАВЛЕНА СЛЕДУЮЩИМИ ФРАКЦИЯМИ:
а) уникальные последовательности генов 56 % - присутствуют в гаплоидном наборе в единственном числе, образуют основную часть структурных и регуляторных генов,
б) гены со средним числом повторов 8 % - 102 - 104 копий, это структурные гены кодирующие первичную структуру гистонов или нуклеотидов рибосомальных и транспортных РНК,
в) многократно повторяющиеся гены 12 % -106 копий - нетранскрибируемая сателлитная ДНК, играющая роль спейсеров (фрагментов) разделяющих структурные и регуляторные гены ,
г) <блуждающие> структурные гены, положение которых в хромосоме меняется в зависимости от жизненного цикла,
д) молчащие гены они реплицируются, но не транскрибируются, участвуют в обеспечении структурной организации хроматина и в регуляции экспрессии генов,
Хроматин
Хромосомы в интерфазе.В интерфазе нельзя различать отдельные хромосомы. Интерфазные хромосомы слабоспирализованны, образуют разрыхленный хроматин, который распределён по всему объёму ядра. Разрыхление структуры хромосом – необходимое условие для транскрипции, передачи наследственной информации, содержащейся в ДНК. Разрыхленный хроматин может быть активным и неактивным в зависимости от процессов регуляции
Классификация и функции хроматина: различают гетеро- и эухроматин.
а) Гетерохроматин.Во время интерфазы определённые участки хромосом и целые хромосомы остаются компактными. Они образуют «глыбки» интенсивно окрашенные и, как правило, прилежащие к мембране ядра. Гетерохроматин неактивен в отношении транскрипции. Существует две формы гетерохроматина: факультативный и конститутивный
· факультативный гетерохроматин бывает гетерохроматичным только временами. Он информативен, содержит гены с которых считывается наследственная информация, когда гетерохроматин переходит в эухроматическое состояние. Образуется при спирализации одной из двух гомологичных хромосом. Типичным примером служит тельце полового хроматина, образуемого одной из двух Х-хромосом соматических клеток женских особей человека и млекопитающих. Функциональная роль факультативного гетерохроматина заключается в компенсации снижении дозы определенного гена (например, появление промежуточного признака при явлении неполного доминирования у гетерозигот Аа, влияет на экспрессивность проявления наследственных признаков в фенотип), определяет тканеспецифичность.
· структурный гетерохроматин – отличается высокоспирализованным состоянием, которое сохраняется на протяжении всего мит. цикла. Он занимает постоянные участки в гомологичных хромосомах – это фрагменты околоцентромерных, теломерных участков хромосом, Не содержит структурных генов (нетранскрибируемый); Его роль не ясна, но по видимому он выполняет опорную функцию.
б) Эухроматин (разрыхленный) - имеет менее компактную организацию, деспирализуется в конце митоза, образует слабоокрашенные нитчатые структуры содержит структурные транскрибируемые гены;
В КАЖДОЙ ХРОМОСОМЕ СВОЙ ПОРЯДОК РАСПОЛОЖЕНИЯ ЭУ- И ГЕТЕРОХРОМАТИНА, ЧТО ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ОТДЕЛЬНЫХ ХРОМОСОМ В ЦИТОГЕНЕТИКЕ.
Уровни структурной организации хроматина:
Данные микроскопического и электронно-микроскопического изучения хроматина и митотических хромосом дают следующую картину структурной организации хромосом:
· двойная спираль ДНК - 1,5 нм (толщина биспирали)
· нуклеосомная нить (ДНК присоединяет белки и скручивается в нуклеогистоновый комплекс) - 8 молекул гистонов: Н2а, Н2в, Н3, Н4 они служат основой – образуя белковые тела - коры, на которые «накручены» фрагменты ДНК длиной примерно в 200 пар нуклеотидов. Гистон Н1 «сшивает» витки ДНК. Участки ДНК не связанные с белками, расположенные между гистоновыми корами, называются связующими или линкёрными. Результат скручивания ДНК и присоединение белка преобразуется в нуклеогистоновый комплекс с нуклеосомной структурой – 10 – 13 нм
· хроматиновая фибрилла 20 – 25 нм, дальнейшее скручивание ДНК и присоединение белков
· серии петельных доменов (хромонема) 100 – 200 нм. Домен – область с поперечным размером, возвышение
· конденсированный участок хромосомы – 700 нм (образуют глыбки хроматина)
· метафазная хромосома - 1400 нм
Нуклеосомы
Конденсированный участок
Хромосомы (конденсация
Метафазная хромосома
Формы хромосом
/—телоцентрическая, //—акроцентрическая, ///—субметацентрическая, IV—метацентрическая;
1-—центромера, 2 —спутник, 3—короткое плечо «p», 4—длинное плечо–«q», 5 — хроматиды
1. В соматических клетках диплоидный (двойной) набор хромосом – 2п4с.
2. В диплоидном наборе хромосомы парные.
3. Парные хромосомы имеют одинаковое строение и называются – г о м о л о г и ч н ы е.
4. Хромосомы из разных пар – н е г о м о л о г и ч н ы е.
5. Хромосомы, имеющие одинаковое строение в клетках особей разного пола, называются,
а у т о с о м а м и. Их обозначают арабскими цифрами (1,2,3,…). Они представлены парами гомологичный хромосом, но индивидуально различных (отцовских и материнских). Их располагают в порядке уменьшения размеров, поэтому самая большая хромосома имеет первый номер. У человека самая маленькая аутосома имеет 22 номер.
У человека в соматических клетках 22 пары - 44 аутосомы, а в половых клетках - 22 аутосомы
6. Хромосомы участвующие в определении пола, называются п о л о в ы м и или
г е т е р о х р о м о с о м а м и (гетеросомы), их обозначают латинскими буквами «Х» и «У». В соматических клетках человека две половые хромосомы, у женского пола две ХХ, у мужского ХУ.
Т.о. в соматических клетках человека 46 хромосом = 44 аутосомы две половые ХХ, или 44 аутосомы + две половые ХУ, а в половых клетках 23 хромосомы = 22 аутосомы + одна половая Х или 22 аутосомы + одна половая У.
7. В половых клетках (гаметах – сперматозоидах и яйцеклетках) содержится половинный - г а п л о и д н ы й –п набор хромосом.
ПОНЯТИЕ О КАРИОТИПЕ.
КАРИОТИП – это хромосомный комплекс ядер эукариотических клеток, характеризующийся:
· Строением хромосом
· Размерами – большие, средние, маленькие хромосомы
· Числом хромосом (у человека 46, дрозофилы 8)
Диплоидный набор хромосом (кариотип)
Геном– это комплекс генов гаплоидного набора хромосом. У человека геном содержит 23 хромосомы.
Правила хромосом:
· правило постоянства числа хромосом – каждый вид имеет определенное и постоянное число хромосом. Число хромосом видовой признак
· правило парности хромосом число хромосом четное, они составляют пары.
· правило индивидуальности – каждая пара хромосом имеет свои особенности строения. Негомологичные хромосомы всегда имеют отличия.
· правило непрерывности хромосом – «каждая хромосома от хромосомы», т. е. хромосома в митотическом цикле непрерывна, она переходит из одного функционального состояния в другое (компактизация - декомпактизация). В митотическом цикле происходит ауторепродукция хромосом:
- во время анафазы расходятся идентичные хроматиды (дочерние или сестринские однохроматидные хромосомы),
- в синтетический период на основе принципа комплементарности и антипараллельности происходит удвоение ДНК (образование материнских двухроматидных хромосом)
Образование сестринской
Хроматиды
Хромосома интерфазного ядра
Схема митотического цикла
Жизненный цикл клеток (клеточный цикл) – это период существования клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки до собственного деления или смерти.Обязательным компонентом жизненного цикла, является митотический цикл. Многие клетки выходят из митотического цикла на путь специализации, дифференцируются, выполняют определённые функции и их жизнь заканчивается смертью. Однако некоторые дифференцированные клетки (эпителиальные, соединительно-тканные) при определённых условиях переходят к подготовке к митозу и самому митозу. У таких клеток жизненный цикл продолжительнее митотического. Для разных типов клеток жизненный цикл различен.В некоторых клетках отсутствуют те или иные фазы митотического цикла. Часть клеток выходят из митотического цикла на путь дифференцировки и специализации, их пресинтетический период удлиняется. У нервных клеток этот период продолжается в течение всей жизни организма, и они не делятся, поэтому жизненный цикл таких клеток, например, нервных, не совпадает с митотическим циклом.Клетки, образующие обновляющиеся клеточные популяции постоянно делятся, проходя митоз и интерфазу, имеют клеточный цикл, совпадающий с митотическим циклом это, например эмбриональные клетки, ростовые базального слоя кожи, клетки образовательной ткани растений (кончик корня, стебля, камбий), регенерирующие клетки, клетки семенников.
Факторы, влияющие на митотическую активность:
суточная периодизация, факторы внутренней среды (нейрогуморальные влияния),факторы внешней среды (температура, свет, радиация), нарушение ядерно - цитоплазматических отношений, продукты распада и энергии в клетке.
Отдельные ткани характеризуются различной митотической активностью. Все ткани по митотической активности делятся на три группы: стабильные, растущие, обновляющиеся популяции.
Стабильныеклеточные популяции - это группы клеток, не обнаруживающие митотической активности. Например, это нервные клетки, их характерными особенностями являются увеличение объема и рост.
Растущиеклеточные популяции - это группа клеток, среди которых беспорядочно встречается митоз. Например, митозы нередко обнаруживаются среди клеток поджелудочной железы, почек, гепатоциты печени. Врачу необходимо помнить о замечательной способности растущих популяций увеличивать митотическую активность при определенных воздействиях. Так, после удаления почки наступает гипертрофия оставшейся.
Обновляющиесяклеточные популяции - это группы клеток, среди которых митотическая активность очень высока (служат незрелые эритроциты, клетки в ходе заживления ран, малодифференцированные клетки эпителия кишечника, базальные клетки эпидермиса, клетки семенников в зоне размножения). Характерной особенностью этих клеток, является уравновешивание избыточного количества клеток их утратой. Нарушение этого состояния приводит к развитию опухолевых процессов.
Блок информации
ХРОМОСОМЫ - НУКЛЕОПРОТЕИДНЫЕ СТРУКТУРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЯДРА КЛЕТКИ, СОДЕРЖАЩИЕ ДНК, В КОТОРОЙ ЗАКЛЮЧЕНА НАСЛЕДСТВЕННАЯ ИНФОРМАЦИЯ ОРГАНИЗМА. СПОСОБНЫ К САМАВОСПРОИЗВЕДЕНИЮ , ОБЛАДАЮТ СТРУКТУРНОЙ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ИНДИВИДУАЛЬНОСТЬЮ И СОХРАНЯЮТ ЕЁ В РЯДУ ПОКОЛЕНИЙ.
В МИТОТИЧЕСКОМ ЦИКЛЕ НАБЛЮДАЮТСЯ СЛЕДУЮЩИЕ ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ХРОМОСОМ:
Различают митотическую и интерфазные формы структурной организации хромосом, взаимопереходящие друг в друга в митотическом цикле - это функциональные и физиологические превращения
· функциональные превращения – это компактизация и декомпактизация в клеточном цикле.
Компактные, конденсированные, имеющие определенное строение во время митоза.
Для интерфазных хромосом в основном свойственно деспирализованное состояние. Степень спирализации отдельных фрагментов хромосом варьирует, образуя совокупность более или менее рыхло расположенных нитчатых образований и глыбок хроматина ядра эукариотических клеток.
· Физиологические превращения – транспортнаяи функциональнаяформы:
транспортная (идентифицируемой во время деления, хромосомы компактные ясно различимые) функциональная в виде хроматина (наблюдается в промежутках между делениями, хромосомы разрыхленные, нитевидные и не различимые по отдельности).
- ХИМИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ХРОМОСОМ.
Химический состав хромосом - ДНК- 40%, гистоновых белков - 40%, негистоновых - 20% немного РНК, липиды, полисахариды, ионы металлов.
Имеется 5 фракций основных гистоновых белков (H1 , H2A , H2B , H3 , H4) и более 100 фракций кислых негистоновых белков,
Функции гистоновых белков: регуляторная (прочно соединяясь с ДНК препятствуют считыванию информации) и структурная (обеспечивают пространственную организацию ДНК в хромосомах, образуя нуклеогистон).
Функции негистоновых белков: среди них ферменты регулирующие процессы:
· синтеза РНК (полимеразы) и процессинга РНК,
· редупликации и репарации ДНК (геликаза, ДНК полимераза, эндонуклеаза, экзонуклеаза, лигаза),
· регуляторная функция, заключающаяся в «запрещении» или «разрешении» считывания информации с молекулы ДНК
ДНК ЭУКАРИОТИЧЕСКИХ КЛЕТОК ПРЕДСТАВЛЕНА СЛЕДУЮЩИМИ ФРАКЦИЯМИ:
а) уникальные последовательности генов 56 % - присутствуют в гаплоидном наборе в единственном числе, образуют основную часть структурных и регуляторных генов,
б) гены со средним числом повторов 8 % - 102 - 104 копий, это структурные гены кодирующие первичную структуру гистонов или нуклеотидов рибосомальных и транспортных РНК,
в) многократно повторяющиеся гены 12 % -106 копий - нетранскрибируемая сателлитная ДНК, играющая роль спейсеров (фрагментов) разделяющих структурные и регуляторные гены ,
г) <блуждающие> структурные гены, положение которых в хромосоме меняется в зависимости от жизненного цикла,
д) молчащие гены они реплицируются, но не транскрибируются, участвуют в обеспечении структурной организации хроматина и в регуляции экспрессии генов,
Хроматин
Хромосомы в интерфазе.В интерфазе нельзя различать отдельные хромосомы. Интерфазные хромосомы слабоспирализованны, образуют разрыхленный хроматин, который распределён по всему объёму ядра. Разрыхление структуры хромосом – необходимое условие для транскрипции, передачи наследственной информации, содержащейся в ДНК. Разрыхленный хроматин может быть активным и неактивным в зависимости от процессов регуляции
Классификация и функции хроматина: различают гетеро- и эухроматин.
а) Гетерохроматин.Во время интерфазы определённые участки хромосом и целые хромосомы остаются компактными. Они образуют «глыбки» интенсивно окрашенные и, как правило, прилежащие к мембране ядра. Гетерохроматин неактивен в отношении транскрипции. Существует две формы гетерохроматина: факультативный и конститутивный
· факультативный гетерохроматин бывает гетерохроматичным только временами. Он информативен, содержит гены с которых считывается наследственная информация, когда гетерохроматин переходит в эухроматическое состояние. Образуется при спирализации одной из двух гомологичных хромосом. Типичным примером служит тельце полового хроматина, образуемого одной из двух Х-хромосом соматических клеток женских особей человека и млекопитающих. Функциональная роль факультативного гетерохроматина заключается в компенсации снижении дозы определенного гена (например, появление промежуточного признака при явлении неполного доминирования у гетерозигот Аа, влияет на экспрессивность проявления наследственных признаков в фенотип), определяет тканеспецифичность.
· структурный гетерохроматин – отличается высокоспирализованным состоянием, которое сохраняется на протяжении всего мит. цикла. Он занимает постоянные участки в гомологичных хромосомах – это фрагменты околоцентромерных, теломерных участков хромосом, Не содержит структурных генов (нетранскрибируемый); Его роль не ясна, но по видимому он выполняет опорную функцию.
б) Эухроматин (разрыхленный) - имеет менее компактную организацию, деспирализуется в конце митоза, образует слабоокрашенные нитчатые структуры содержит структурные транскрибируемые гены;
В КАЖДОЙ ХРОМОСОМЕ СВОЙ ПОРЯДОК РАСПОЛОЖЕНИЯ ЭУ- И ГЕТЕРОХРОМАТИНА, ЧТО ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ОТДЕЛЬНЫХ ХРОМОСОМ В ЦИТОГЕНЕТИКЕ.
Уровни структурной организации хроматина:
Данные микроскопического и электронно-микроскопического изучения хроматина и митотических хромосом дают следующую картину структурной организации хромосом:
· двойная спираль ДНК - 1,5 нм (толщина биспирали)
· нуклеосомная нить (ДНК присоединяет белки и скручивается в нуклеогистоновый комплекс) - 8 молекул гистонов: Н2а, Н2в, Н3, Н4 они служат основой – образуя белковые тела - коры, на которые «накручены» фрагменты ДНК длиной примерно в 200 пар нуклеотидов. Гистон Н1 «сшивает» витки ДНК. Участки ДНК не связанные с белками, расположенные между гистоновыми корами, называются связующими или линкёрными. Результат скручивания ДНК и присоединение белка преобразуется в нуклеогистоновый комплекс с нуклеосомной структурой – 10 – 13 нм
· хроматиновая фибрилла 20 – 25 нм, дальнейшее скручивание ДНК и присоединение белков
· серии петельных доменов (хромонема) 100 – 200 нм. Домен – область с поперечным размером, возвышение
· конденсированный участок хромосомы – 700 нм (образуют глыбки хроматина)
· метафазная хромосома - 1400 нм
Линкёрная ДНК Гистоновый кор
Нуклеосомы