Установите соответствие между характеристиками и стадиями мейоза: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ХАРАКТЕРИСТИКИ
А) компактизация хромосом
Б) расхождение хромосом к полюсам
В) хромосомы содержат одну хроматиду
Г) обмен участками между хромосомами
Д) набор хромосом и молекул ДНК — 2n2c
Е) образование бивалентов
СТАДИИ МЕЙОЗА
1) профаза I
2) анафаза II
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
| А | Б | В | Г | Д | Е |
Спрятать пояснение
Пояснение.
МЕЙОЗ – процесс деления клеток, в результате которого происходит уменьшение (редукция) числа хромосом. Мейоз состоит из двух последовательных делений – редукционного (мейоз I), приводящего к уменьшению хромосомного набора в два раза, и равного эквационного (мейоз II). В результате мейоза из диплоидной материнской клетки образуется четыре гаплоидных дочерних клетки.
Мейоз I:
— профаза I: спирализация (компактизация) хромосом, растворение ядерной оболочки, исчезновение ядрышек, расхождение центриолей к полючам клетки и формирование веретена деления, конъюгация (соединение) гомологичных хромосом с образованием бивалентов, кроссинговер (обмен генами между гомологичными хромосома), в клетке – диплоидный набор двухроматидных хромосом (2n4c);
— метафаза I: гомологичные хромосомы попарно выстраиваются над и под экваториальной плоскостью клетки, нити веретена деления соединяются с центромерами хромосом, в клетке – диплоидный набор двухроматидных хромосом (2n4c);
— анафаза I: разделение и расхождение гомологичных хромосом к противоположным полюсам, в клетке – диплоидный набор двухроматидных хромосом (2n4c);
— телофаза I: образование ядер (ядерных оболочек), деспирализация хромосом, разрушение веретена деления, деление цитоплазмы, в каждой дочерней клетке – одинарный набор двухроматидных хромосом (n2c).
Мейоз II:
— профаза II: спирализация (компактизация) хромосом, разрушение ядерной оболочки, расхождение центриолей к полюсам клетки и образование веретена деления, в клетке – одинарный набор двухроматидных хромосом (n2c);
— метафаза II: хромосомы располагаются в экваториальной плоскости клетки, нити веретена деления соединяются с центромерами хромосом, в клетке – одинарный набор двухроматидных хромосом (n2c);
— анафаза II: деление хромосом в местах центромеры на две хроматиды, расхождение сестринских хроматид к противоположным полюсам клетки, в клетке – диплоидный набор однохроматидных хромосом (2n2c);
— телофаза II: образование ядер (ядерных оболочек), деспирализация хромосом, исчезновение веретена деления, деление цитоплазмы, в каждой дочерней клетке – одинарный набор однохроматидных хромосом (nc).
(А) компактизация хромосом — профаза I;
(Б) расхождение хромосом к полюсам — анафаза II;
(В) хромосомы содержат одну хроматиду — анафаза II;
(Г) обмен участками между хромосомами — профаза I;
(Д) набор хромосом и молекул ДНК — 2n2c — анафаза II;
(Е) образование бивалентов — профаза I.
Ответ: 122121
Секрет прост, и в то же время поразителен: ДНК в комплексе с белками гистонами формирует хромосомы – ядерные структуры, служащие для хранения и передачи наследственной информации. Гистоны занимают 60% хромосомы, оставшиеся 40% приходятся на ДНК. Для того чтобы поместиться в клетку молекула ДНК подвергается процессу компактизации, в результате которого её размеры уменьшаются более чем в 10 тысяч раз. Компактизация хромосом сохраняет наследственный материал в наиболее компактной и удобной форме, а также обеспечивает его передачу из поколения в поколение.
Уровни компактизации хромосом
Первый уровень – нуклеосомный
На первом уровне образуется нуклеосома – нуклеопротеидная структура диаметром 11 нм, состоящая из ДНК длиной порядка 200 пар нуклеотидов и белков гистонов. В процессе участвуют четыре вида нуклеосомных гистонов: H2A, H2B, H3 и H4. Гистоны образуют протеиновый каркас, на котором витками располагается молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты. Участок, связывающий соседние нуклеосомы, называется линкер.
Впервые нуклеосома была обнаружена на электронно-микроскопических снимках деконденсированных хроматиновых фибрилл: выявленные комплексы глобулярных белков и ДНК назвали «бусины на нитке».
Второй уровень – соленоидный или фибриллярный
Нуклеосомная нить скручивается с образованием хроматинового волокна – фибриллы. Этот процесс обеспечивается гистоном H1, который соединяет линкерную ДНК и белки. Белок стабилизирует фибриллу, но не определяет её строение. Впоследствии фибрилла спонтанно образует спираль с оборотами размером около 10 нм; каждый виток состоит 6-7 нуклеосом. Нуклеосомная фибрилла является термодинамически стабильной, поэтому легко формируется в экспериментальных условиях. Этот уровень наблюдается в митотических ядрах. На данном этапе укладки ДНК уплотняется в сорок раз, а диаметр фибриллы составляет 30 нм.
Третий уровень – хромомерный
Фибриллы складываются в петли, каждая из которых содержит до 90 тыс. пар нуклеотидов. Петли фиксируются специальными белками – скэффолд-белками. Из петель образуются конденсаты хроматина в форме розетковидных образований, которые не только участвуют в компактизации ДНК, но и организуют функционально активные единицы хромосом. Такие розетки называются хромомеры. Средний размер хромомера составляет 100-150 нм.
Четвёртый уровень – хромонемный
Хромомерные петли укладываются в стопки, которые называются хромонемы. В их образовании участвуют негистоновые белки, имеющие способность узнавать специфические нуклеотидные последовательности и сближать их. Степень конденсации хромонем неравномерна – участки более плотной спирализации называются хромоцентрами. На данном этапе линейные размеры ДНК сокращаются ещё в 10 раз, при этом вследствие высокой степени конденсации молекула теряется свою способность нести генетическую информацию, то есть не может принимать участие в процессах транскрипции и репликации. В таком состоянии генетический материал находится во время интерфазы.
Пятый уровень – хромосомный
Когда клетка вступает в митотический период, хроматин переходит в суперкомактизированное состояние. Это объясняется тем, что в компактной форме наследственный материал проще передать в дочерние клетки в процессе деления. На данном уровне компактизации генетический материал не имеет функциональной активности и не способен участвовать в процессах внутриклеточного синтеза. Хромонемы соединяются друг с другом, образуя хроматиды. Крупные, видимые в световой микроскоп хромосомы диаметром 1400 нм состоят из двух хроматид. Процесс компактизации хромосом наиболее выражен в периоды метафазы и анафазы. К наступлению телофазы генетический материал переходит в состояние интерфазного хроматина.
Виды компактизации ДНК
При окраске ядер специфическими для ДНК красителями было обнаружено, что ДНК упаковано неравномерно: некоторые участки приобретали более яркий цвет и впоследствии были названы хроматиновыми глыбками. Учёные сделали вывод, что интенсивно окрашивающиеся участки имеют более высокий уровень конденсации, чем светлые участки. Позднее было экспериментально подтверждено, что генетический материал в упакованном состоянии не имеет функциональной активности, а деконденсированный хроматин участвует во внутриклеточных процессах.
Когда клетка пребывает в интерфазе, уровень компактизации хромосом низкий, потому что они деспирализуются до хроматина. Именно в деконденсированном состоянии хроматин используются в процессах транскрипции и репликации – в такой форме он называется эухроматин. Эухроматиновые участки не выявляются при окраске ядер и не наблюдаются в световом микроскопе. Конденсированный и неактивный хроматин называется гетерохроматин. Он подразделяется на конститутивный (облигатный), то есть всегда находящийся в компактном состоянии, и факультативный – способный переходить в эухроматин и участвовать во внутриклеточных процессах. Конститутивный хроматин выполняет структурную функцию: он поддерживает форму ядра и обеспечивает прикрепление хроматина к ядерной мембране.
Соотношение эухроматина и гетерохроматина является показателем активности внутриклеточных процессов. Высокое содержание эухроматина свидетельствует об активных процесс клеточного синтеза. Если функции клетки полностью подавлены, в ней не происходит процессы транскрипции и репликации, то наблюдается явление кариопикноза, при котором ядро уменьшается в размерах и содержит исключительно гетерохроматин.
Что такое компактизация хромосом
Содержание:
- Что такое хромосомы: особенности
- Как были открыты хромосомы
-
Основные понятия в области хромосомного строения
- Спаривание
- Половые хромосомы
- Отклонения, связанные с хромосомами
- Митохондриальные хромосомы
- Что такое компактизация ДНК: система и фазы
-
Сфера применения данного научного знания
- Как используется научное знание о хромосомах в современном мире
- Предсказание будущего
- Основные типы компактизации хромосом
Что такое хромосомы: особенности
Хромосома — элементы нуклеопротеида, которые находятся в центре клетки эукариотического типа. Они несут в себе практически всю информацию о генетике и наследственности. Эти структуры необходимы для того, чтобы хранить, осуществлять и передавать наследственную информацию.
Хромосомные структуры легко определить посредством рассмотрения в микроскопе, однако исключительно на этапах митотического клеточного деления и стадии мейоза. Кариотипом называют общность абсолютно всех клеточных хромосом. Именно он считается специфичным видовым признаком. Ему присущ сравнительно небольшой уровень персональной трансформации.
По своей сути хромосома представляет чрезвычайно продолжительную нить ДНК. В ней содержится огромное количество генов — их количество может достигать тысяч. Все гены располагаются в конкретном порядке. К тому же, у всех генов в рамках хромосомного строения есть свое положение, которые называют локус. Дополняя дезоксирибонуклеиновую кислоту, хромосомы обладают и иными компонентами химии, что влияют на функции генов.
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
Как были открыты хромосомы
Примечание 1
Изначально хромосомы начали описывать в различных исследованиях и книгах по биологии в 70-х годах 19 века. Сейчас нельзя сказать точно, кто открыл хромосомы, но считается, что есть три ученых, которые внесли первичный вклад в открытие хромосомного строения. Среди них — русский ботаник Иван Дорофеевич Чистяков, немецкий ботаник Эдуард Страсбургер, немецкий зоолог Отто Бючли.
Так выглядел Отто Бючли:
Источник: ru.wikipedia.org
Обычно в качестве года открытия хромосомной структуры пишут 1882 год. Открытие приписывают немецкому исследователю тела Вальтеру Флемингу. Именно он в собственном научном труде о клетках систематизировал всю информацию, которая была на тот момент в научной среде о хромосомах. Исследования других ученых он дополнил собственными умозаключениями. Непосредственно понятие было придумано немецким анатомом Генрихом Вильгельмом Вальдейером через 6 лет после открытия Флеминга. Если дословно переводить понятие, то получится словосочетание покрашенного тела. Все потому, что химические соединения, которые могут формировать ковалентную связь с протонами, выступающие в виде красителей (орсеин, азуры и т.д.), соединяются между собой при помощи хромосом.
Так выглядел Г.В. Вальдейер:
Источник: ru.wikipedia.org
После того, как в начале 20 века были заново открыты менделевские законы, нужно было всего лишь два года исследовать тела, чтобы понять, что хромосомные структуры во время мейоза и осеменения совершают именно такие действия, которые были ожидаемы от наследственных элементов. В начале 20 века немецкий биолог Теодор Бовери представил миру гипотезу о том, что хромосомы играют роль переносчиков генетической информации. Позже эту же идею высказал У. Сеттон.
Так выглядел Т. Бовери:
Источник: ru.wikipedia.org
Эмпирическое подтверждение данной мысли появилось через пару лет в Америке. Группа ученых, состоящая из Кэлвина Бриджеса, Томаса Моргана, Алфреда Стертеванта и Германа Меллера провела эксперимент, объектом которого послужила фруктовая дрозофила. На базе результатов исследования они создали теорию наследственности хромосом. Эта теория гласила, что данные о генетике напрямую соотносятся с хромосомами, которые человек имеет. В хромосомах линейно, в конкретном порядке, располагаются гены. Позже свои наблюдения и главные пункты теории хромосом они описали в книге о механизме наследственности Менделя, которая вышла в свет в 1915 году. Позже Томас Морган, один из исследователей этой области, получил Нобелевскую премию за то, что открыл значение хромосома в передаче наследственной информации.
Так выглядел Томас Морган:
Источник: ru.wikipedia.org
Основные понятия в области хромосомного строения
Спаривание
Примечание 2
В ядрах всех клеток в теле человека находится примерно 23 комплекта хромосом. Если их перемножить, то в целом у человека 46 хромосом в организме. Единственные клетки, которые не обладают таким количеством хромосом в ядре — яйцеклетки, эритроциты, спермотозоиды. Хромосомная пара в ядре формируется из хромосомы-матери и хромосомы-отца.
Есть 22 комплекта аутосомных (без пола) хромосом, в среди них только один комплект является половым. Аутосомные комплекты хромосом полностью повторяют друг друга по величине, структуре, виду, положению, а также числу генов внутри. Из-за того, что во всех парных аутосомных хромосомах есть идентичные гены, нет никакого смысла повторять, реплицировать данные гены. А вот 23 пара является половой, то есть содержит X-хромосому и Y-хромосому.
Половые хромосомы
Именно 23 пара решает, какого пола будет плод — женского или мужского. У мужского плода наблюдают по одной хромосоме X и Y. От материнских клеток плод получает X-хромосому, а вот от отцовских клеток от получает Y-хромосому. Женские плоды обладают двумя X хромосомами, которые получаю и от матери, и от отца. Существуют некоторые различия между неполовыми и половыми хромосомами.
Y-хромосома обладает меньшими размерами и несет немного генов — те, которые определяют пол и еще несколько иных. X-хромосома обладает огромным количеством генетической информации, к тому же функции генов, которые она несет, больше, чем просто определение пола плода. В Y-хромосоме нет таких функций, которые могли бы заменить функции X-хромосом. Мужчины не обладают парными генами, из-за этого они почти все выражаются. Гены, которые несет X-хромосома, носят название сцепленных по половому признаку.
Часто в аутосомных хромосомах парные гены выражаются полноценно. Однако у представителей женского пола большое количество генов в одной Х-хромосоме из двух не работают из-за того, что работает процедура X-инактивации. Единственные клетки, в которых не работает этот процесс — яичники и яйцеклетки. Эта процедура начинает работать на самым ранних этапах развития плода. Наблюдается такое, что хромосома отца в клетках деактивируется, в иных клетках, наоборот, неактивной становится материнская хромосома. Получается, что в каких-то клетках может наблюдаться ген матери, а в других клетках наблюдаться ген отца.
Примечание 3
Иногда недостаток X-хромосом в результате этого процесса может привести к некоторым нарушениям в организме вроде синдрома Шерешевского-Тернера, при котором развивается низкорослость и инфантилизм в половой сфере. Можно говорить о том, что недостаток X-хромосомы ведет к меньшим последствиям, чем в случае недостатка аутосомной хромосомы.
У женщин, например, в случае появления двух X-хромосом дополнительные хромосомы никак себя не проявляют. Получается, что существование одной или нескольких дополнительных хромосом X ведет к тому, что в организме проявляется меньше нарушений, чем если бы было большей аутосомных хромосом. Так, у девушек, которые страдают от трисомии X, не проявляется никаких расстройств или отклонений. Хотя мужчины, у которых в организме существует лишняя Y хромосома нередко страдают от умственной или физической неполноценности.
Отклонения, связанные с хромосомами
Бывает некоторое количество видов отклонений, связанных с хромосомами. Человек может иметь большее число хромосом, чем прописано в норме. Также бывают участки, в которых присутствуют части с отклонениями в хромосомах. Большое количество отклонений такого типа могут быть найдены еще до момента родов. Большее число аутосомных хромосом ведет к тому, что у плода будут развиваться серьезные отклонения. К примеру, дополнительная аутосомная хромосома нередко приводит к смерти зародыша или же ведет к тому, что ребенок будет иметь умственные или физические отклонения вроде синдрома Дауна. Часто он развивается из-за того, что человек обладает тремя комплектами 21 хромосомы. Недостаток аутосомной хромосомы ведет к смерти плода.
Примечание 4
Хромосома может на всем своем протяжении обладать отклонениями. Часто бывает, что целые секции отсутствуют или же по ошибке секция перемещается в иную хромосому. Такие процессы называются делецией и транслокацией. К примеру, поводом формирования хронического миелолейкоза у человека часто считают перемещение секций хромосомы в другую хромосому — с 9 на 22. Такое отклонение считают либо итогом мутационного процесса, либо объясняют наследственностью.
Митохондриальные хромосомы
Митохондрии являются небольшими системами в клетке. Их основная задача — синтез молекул, которые применяются для поглощения энергии. Отличает их от иных образований внутри клетки то, что у них есть собственная хромосома в виде кольца. Подобная хромосома обладает дезоксирибонуклеиновой кислотой. Она занимается кодированием практически всех белков, которые есть в митохондриальном составе.
Такая ДНК считается исключительно принадлежащей матери, потому что обычно в процессе оплодотворения исключительно яйцеклеточные митохондрии встраиваются в структуру эмбрионального развития. Спермотозоидные митохондрии практически никогда не встраиваются в структуру эмбрионального развития.
Что такое компактизация ДНК: система и фазы
Компактизация дезоксирибонуклеиновой кислоты — процедура укладки дезоксирибонуклеиновой кислоты в хромосому.
Хромосомы формируются на базе двух половин, которые составляют нижнее и верхнее плечо хромосомы. По своей сути хромосома является двумя хроматидами, которые соединяются посредством центромера. Приблизительная продолжительность структуры ДНК внутри человеческих клеток — 2 метра. В диаметре ядерная клетка достигает 7 микрометров. Если учитывать, что все хромосомы имеют свою ДНК-молекулу, то компактизация дезоксирибонуклеиновой кислоты происходит в шесть тысяч раз. Этот процесс происходит в несколько этапов:
- Первый уровень считается нуклеосомным. В случае, когда на хроматин влияет нуклеаз, то дезоксирибонуклеиновая кислота разрушается и будет сформирована из структур, которые постоянно повторяются. Подобные структуры представляют собой восемь белковых молекул. Эти молекулы называются гистоны и они вьются вокруг молекулы, которая имеет восемь мономерных звеньев и входит в состав ДНК. Данная структура носит название нуклеосома. Гистоны в нуклеосомы формируют основу из белка, на поверхности ее помещаются два витка ДНК. В то же время между нуклеосомами сохраняется линкер. Линкером называют часть, которая объединяет две нуклеосомы, которые находятся рядом. В научной среде этот уровень компактизации дезоксирибонуклеиновой кислоты именуют бусинами на ниточке. ДНК представляет собой нитку, а бусинами являются нуклеосомы. По диаметру нуклеосомы достигают примерно 11 нанометров. Данный уровень является структурным и формирует частоту и насыщенность упаковки ДНК.
- Второй уровень обладает формой фибриллы, компактизация составляет примерно 30 нанометров. Фибриллы находятся в митотических хромосомах, они достигают диаметра 30 нанометров. Тем не менее, может наблюдаться соленоидный вид нуклеосом, напоминающий по форме нить с несколькими витками и шагом спирали в 10 нанометров. На витках создаются фибриллы с основной полостью. У ядерного хроматина фибриллы будут достигать диаметра в 25 нанометров. Данный уровень формирует уплотнение молекул ДНК в сорок раз.
- Третий уровень — петлевые структуры, которые носят название хромомерных. Данный уровень представляет собой систему высочайшего ранга. В рамках подобных уровней особенные белковые структуры сочетаются с дезоксирибонуклеиновой кислотой. В результате формируются массивные петли. В нескольких точках наблюдаются участки сгущенного хроматина, образования в виде розеток, которые состоят из петелек с 30 нанометровыми фибриллами. Они все соединяются в сгущенном центре.
Усредненная величина розеток обычно не больше 150 нанометров. Хромомерами называют фибрилловые розетки хроматина. Все хромомеры по своей структуре представляют собой некоторое количество петель, что соединяются в центре. Хромомеры соединяются между собой и с другими частями хроматина нуклеосом. Это позволяет провести структурную компактизацию хроматина, формирует единицы хромосом, которые несут функции. Если быть точнее, то формируют гены и репликоны, которые транскрибируются в рамках хроматина.
Более густой процесс компактизации ДНК происходит на уровне хромосом и хроматид. Это возможно становится из-за того, что потом происходит компактизация хромомеров. Этот процесс можно наблюдать в клетках, которые совершают деление в кретках с густыми хромосомами. Подобную компактизацию хромосом можно увидеть при помощи микроскопа в качестве сепарированных структур. В случае, когда клетка не совершает деление, то хромосомы перестают составлять спираль и между хромосомами нельзя увидеть никаких границ. Хроматином называют рабочую структуру подобных хромосомных структур. Белок хромосомы формируется при помощи двух хроматид. Они объединены центромерой, в процессе клеточного деления хроматиды разъединяются, перемещаясь в различные созданные клетки.
Сфера применения данного научного знания
Созданная суперспираль дезоксирибонуклеиновой кислоты находится в зависимости от того, какой биохимический состав есть у клеточной плазмы. Данная структура воздействует на корректную генную активность. Правильное формирование этой структуры, безошибочное соединение с белками способствует тому, что ген лучше выполняет свои непосредственные функции — передает данные наследствования другому поколению.
Примечание 5
Управляя выражением генов, клеточные структуры могут брать контроль над собственным строением и активностью. Трансформации в результате эволюции одного гена способны воздействовать на функции иных генов, а также на деятельность организма в целом.
Как используется научное знание о хромосомах в современном мире
В настоящее время растет популярность проверок по исследования структуры ДНК. Каждый человек может отдать собственный биологический материал в лабораторию и в результате получить все данные о собственном теле и наследственности. В процессе обработки анализа возможно определить следующее:
- предрасположенность человека к разным болезням;
- сформировать генетическую карточку, согласно которой можно отследить, какие болезни могут развиваться в будущем у человека;
- понять, насколько реально передать некоторые свои заболевания по наследству своему ребенку;
- понять, кто отец ребенка, кто мать, установить родственные связи;
- узнать, какой пол будет у ребенка в первые недели беременности.
Предсказание будущего
В современном мире активно начинают использоваться нанотехнологии. В будущем человек, возможно, сможет вылечить рак или другие заболевания, которые сейчас считаются неизлечимыми, при помощи нанотехнологий. Возможно человечество сможет найти лекарство от старения. Считается, что при помощи анализа ДНК можно будет определять болезни, которые возникают из-за нарушения процесса обмена веществ в организме, излишнего употребления наркотиков или алкоголя, нарушений в сфере сердечно-сосудистой системы, индивидуальной непереносимости конкретных лекарственных препаратов, образования злокачественных опухолей.
Анализ дезоксирибонуклеиновой кислоты может помочь защитить невиновных людей, которых хотят привлечь к ответственности за какие-то деяния. Так, например, в 2013 году в одном из городов СНГ одна женщина сообщила полиции, что была подвергнута сексуализированному насилию со стороны двух мужчин. В результате, после начала следствия, на медицинском осмотре стало ясно, что женщина забеременела в результате акта насилия. Мужчины, которых подозревали в преступлении, были отправлены на анализ дезоксирибонуклеиновой кислоты. В результате оказалось, что плод, развивающийся внутри девушки, не имеет ничего общего с мужчинами. Так, анализ ДНК спас их от тюремного заключения.
Основные типы компактизации хромосом
Средства электронной микрофотографии позволяют рассмотреть растительную клетку очень подробно. Так, посредством этого прибора стало возможным рассмотреть состав клетки: в ней есть темные и густые сосредоточения гетерохроматина, а вот более светлые части являются эухроматином. В процессе синтеза рибонуклеиновой кислоты при помощи ДНК, то есть трансляции информации генов из дезоксирибонуклеиновой кислоты на рибонуклеиновую кислоту. Там же можно найти центромеры и теломеры, которые составляют хромосомную структуру. В них нет никаких генов. Эти элементы считаются неизменной частью гетерохроматина. Формирование дополнительного гетерохроматина в рамках клетки совершается без неизменной базы. Из-за этого в биологии различают такие виды компактизации нуклеопротеида, который составляет хромосому:
- Нуклеосомный тип. Представляет собой два с половиной оборота удвоенной спирали дезоксирибонуклеиновой кислоты, что обвивается вокруг корда белка.
- Нуклеомерный тип (его также называют суперспиральным). Его формирует гистоновый белок. В итоге данного типа происходит создание фибриллы хроматина. Величина в обхвате у данного образования составляет примерно 30 нанометров. Получается, что ДНК произвела компактизацию на данном этапе 40 раз.
- Хромомерный тип. Происходит объединение петельного белка друг с другом посредством всех белков хроматина, кроме гистонов. Величина в обхвате подобного образования — 300 нанометров.
- Хромонемный тип белка. Формирование данного белкового типа соотносится с тем, что хрономеры приближаются друг к другу на всей протяженности линии. В нее включается единственная большая ДНК-молекула.
- Хроматидный тип белка. Посредством сложения данного белка пару раз формируется хроматидное тело. В итоге репликации в структуре дезоксирибонуклеиновой кислоты появляется около двух хроматид.
- Хромосомный тип белка, который образуется из двух хроматид. Посредством центромеры объединяются все структурные части хромосомы. После процесса клеточного деления совершается процедура хроматидного расхождения — хроматиды проникают в различные сформированные клетки, которые считаются дочерними.
Получается, что хроматин изменяет свою структуру, но поддерживает неразрывность связи поколений в хромосомах. На этапе интерфазы можно наблюдать отделение хроматина в форме небольших комочков, которые распространяются по всей ядерной нуклеоплазме. Когда происходит изменение клетки в митозе (изначально на этапе метафазы), возникает новая хромативная форма — хромосомы. Это очень ярко окрашенные тела.
Хромосома и хроматимные комочки в нуклеоплазме — два противоположных типа структуры хроматина. Их связь формируется в митотическом ряде характерными двусторонними переходами. Подтверждают это и различные биологические исследования, эксперименты, которые получаются в итоге использования технологий электронного микроскопа. В базе структуры метафазы и интерфазы находится простейшая белковая структура в виде нити.
Неравноценный уровень хромосомной компактизации обладает огромным смыслом по своему значению. Существует два типа гетерохроматина: обязательный, который присутствует всегда, и дополнительный. Значение всех видов гетерохроматина заключается в том, чтобы сохранять цельную ядерную структуру и крепить хроматиновые части к оболочке ядра. К тому же, посредством гетерохроматина происходит управление деятельностью многих структур клеток.
Кариотипом именуется хромосомная общность, что заключает в себе молекулы дезоксирибонуклеиновых кислот. Они, в свою очередь, являются носителями информации о характеристиках организма человека. Трансформация количества хромосом в человеческом кариотипе ведет к самым разным болезням. Одним из самых распространенных заболеваний в области хромосомного строения считается синдром Дауна.
Анжелика Ивановна Иванова
Эксперт по предмету «Биология»
преподавательский стаж — 8 лет
Задать вопрос автору статьи
Определение 1
Компактизация ДНК – это процесс «укладки» ДНК внутри хромосом.
Определение 2
Хромосомы – это ядерные структуры, которые содержат в себе наследственную информацию.
Система компактизации хромосом
Хромосомы состоят из двух плачей, которые соединяются хроматидой. Суммарная длина ДНК внутри клеток человека составляет приблизительно 2 метра. Диаметр ядра клетки составляет приблизительно 7 мкм. При учете того факта, что каждая хромосома представлена отдельной молекулой ДНК, то компактизация ДНК составляет более шести тысяч раз. Подобная укладка происходит в несколько уровней:
Сделаем домашку
с вашим ребенком за 380 ₽
Уделите время себе, а мы сделаем всю домашку с вашим ребенком в режиме online
Бесплатное пробное занятие
*количество мест ограничено
- Первый уровень компактизации хромосом называется нуклеосомным. Если хроматин находится под действием нуклеазы, то ДНК распадается и состоит из регулярно повторяющихся структур. Этими структурами являются 8 молекул белков – гистонов, намотанных на октамер ДНК. Этот комплекс называется нуклеосомой. В ней гистоны образуют белковую основу-сердцевину, по поверхности которой располагается почти 2 витка ДНК. При этом между нуклеосомами остается линкер, участок, соединяющий две соседние нуклеосомы. Такой уровень компактизации ДНК часто называют «бусины на нитке». Буснки – это нуклеосомы и нитка является ДНК. Диаметр нуклеосомы около 11 нм. Такой уровень компактизации ДНК играет структурную роль и обеспечивает плотность упаковки ДНК;
- Второй уровень компактизации ДНК составляет 30 нм и имеет вид фибриллы. В митотических хромосомах можно обнаружить фибриллы, которые обладают диаметром 25 – 30 нм. При этом также можно наблюдать соленоидный тип нуклеосом в виде нити с витками и спиральным шагом около 10 нм. На каждом витке формируется фибрилла с центральной полостью. Хроматин в составе ядер таких клеток будет иметь фибриллы по 25 нм. Этот тип укладки ДНК обеспечивает ее сорокакратное уплотнение.
- Третий уровень компактизации ДНК представлен петлевыми доменами и называется хромомерным. Он считается уровнем высшего ранга. Внутри таких уровней специфические белки связываются с ДНК, образуя так называемые большие петли. В некоторых местах есть сгустки конденсированного хроматина, розетковидные образования, состоящие из многих петель 30 нм-фибрилл, соединяющихся в плотном центре.
«Компактизация хромосом» 👇
Средний размер таких розеток достигает 100 – 150 нм. Розетки фибрилл хроматина называются хромомерами. Каждый такой хромомер состоит из нескольких нуклеосом или петель, которые связываются в одном центре. Хромомеры связываются друг с другом и некоторыми участками нуклеосомного хроматина. Это обеспечивает так называемую структурную компактизацию хроматина и организует функциональные хромосомные единицы, а именно репликоны и гены, транскрибируемые в пределах хроматина.
Более плотная компактизация ДНК на хроматидном и хромосомном уровне достигается за счет дальнейшей компактизации хромомеров и наблюдается в делящихся клетках с плотными хромосомами. Такая компактизация хромосом становится видна даже при использовании светового микроскопа в виде отдельных образований. Если клетка не делится, то хромосомы деспирализуются и между ними не видно границ. Диффузный материал таких хромосом называется хроматином.
Разновидности компактизации хромосом
Электронная микрофотография растительной клетки показывает темные и плотные участки гетерохроматина и светлые части эухроматина. Эухроматин активизируется при транскрипции, гетерохроматин составляет своего рода молчащие участки ДНК. Также выделяют теломеры и центромеры или структурные элементы хромосом, в которых не существует генов. Центромеры и теломеры входят в состав облигатного (обязательного) гетерохроматина. Факультативный гетерохроматин образуется в клетке без обязательной основы.
Резюмируя сказанное, можно выделить несколько уровней компактизации хромосом:
- нуклеосомный или два с половиной витка двойной спирали ДНК, намотанной на белковый корд;
- нуклеомерный или структура суперспирали, в образовании которой принимает участие гистонового белка. В результате образуется хроматиновая фибрилла, толщина которой составляет 30 нм (ДНК компактизирована в 40 раз);
- хромомерный или петельный белок, который сцепляется между собой с помощью негистнового белка. Толщина такой структры 300 нм;
- хромонемный белок образуется в ходе сближения хромомеров по всей длине. В нее включается одна гигантская молекула ДНК;
- хроматидный белок складывается несколько раз, образуя хроматидное тело. После репликации ДНК содержит около двух хроматид;
- хромосомный белок состоит из двух хроматид. Хроматиды соединяются центромерой и при делении клетки хроматиды расходятся, попадая в разные дочерние клетки.
Таким образом, сохраняя преемственность в ряду поколений, хроматин меняет собственную организацию. В интерфазе он выделяется в виде глыбок, которые рассеяны в нуклеоплазме ядра. Если клетка переходит в митоз, в частности в метафазе, то хроматин приобретает вид интенсивно окрашенных телец – хромосом. Эти формы существования расцениваются как два полярных варианта структурной организации хроматина.
Они связываются в митотическом цикле своеобразными взаимными переходами. В пользу подобного мнения свидетельствуют эмпирические данные, полученные в результате применения метода электронной микроскопии. В основе метафазной и интерфазной структуры лежит элементарная нитчатая структура белка.
Неодинаковая степень компактизации хромосом имеет колоссальное функциональное значение. Различают конститутивный (структурный) и факультативный гетерохроматин. Скорее всего, его роль заключается в поддержании общей структуры ядра и прикреплении хроматина к ядерной оболочке, а также регуляции активности некоторых клеточных структур.
Совокупность всех хромосом называется кариотипом, который включает в себя все молекулы ДНК, содержащие сведения о всем многообразии признаков организма. Изменение числа хромосом в кариотипе человека может привести к различным заболеваниям. Наиболее частым хромосомным заболеванием у человека является синдром Дауна.
Находи статьи и создавай свой список литературы по ГОСТу
Поиск по теме
Особенности системы компактизации хромосом
Компактизация ДНК представляет собой процесс «укладки» ДНК внутри хромосом.
Под хромосомами понимают ядерные структуры, содержащие в себе наследственную информацию.
Хромосомы состоят из двух плечей, соединенных хроматидой. Внутри клеток человека общая длина ДНК примерно равна 2 метрам. Диаметр ядра клетки равен приблизительно 7 мкм. Поскольку каждая хромосома представлена отдельной молекулой ДНК, компактизация ДНК составляет свыше 6 тысяч раз.
Такая «укладка» осуществляется в несколько уровней.
Первый уровень
Первый уровень компактизации хромосом получил название нуклеосомного. При находящимся под действием нуклеазы хроматине происходит распадение ДНК: в этом случае она состоит из регулярно повторяющихся структур. В качестве структур выступают 8 молекул белков-гистонов, которые намотаны на октамер ДНК. Такой комплекс называют нуклеосомой. В такой нуклеосоме гистонами образуется белковая основа-сердцевина. На ее поверхности размещаются примерно 2 витка ДНК.
Между нуклеосомами остается линкер — это участок, который соединяет две соседние нуклеосомы. Этот уровень компактизации ДНК нередко называют «бусинами на нитке», где под бусинами понимают нуклеосомы, а под ниткой — ДНК. Диаметр нуклеосомы составляет приблизительно 11 нм. Этому уровню компактизации отводится структурная роль и функция обеспечения плотности упаковки ДНК.
Второй уровень
Второй уровень компактизации хромосом составляет уже 30 нм и получает вид фибриллы. В митотических хромосомах встречаются фибриллы диаметром 25-30 нм. Здесь же обнаруживается соленоидный тип нуклеосом: он имеет вид нити с витками и спиральным шагом в 10 нм. На каждом из витков происходит образование фибриллы с центральной полостью. Хроматин, входящий в состав ядер этих клеток, обладает фибриллами по 25 нм. Благодаря этому типу укладки ДНК осуществляется уплотнение ее в сорок раз.
Третий уровень
Третий уровень компактизации ДНК имеет вид петлевых доменов. Его называют хромомерным. Это уровень высшего ранга. Внутри этих уровней происходит связывание специфических белков с ДНК. В результате образуются большие петли. В отдельных местах находятся сгустки конденсированного хроматина, розетковидные образования. Они состоят из множества петель 30-нм фибрилл, которые соединяются в плотном центре.
В среднем такие розетки достигают в размерах 100-150 нм.
Розетки фибрилл хроматина получили название хромомеры.
Хромомер состоит из нескольких нуклеосом или петель, связанных в одном центре. Наблюдается связывание хромомеров один с другим и с отдельными участками нуклеосомного хроматина. Благодаря этому можно говорить о структурной компактизации хроматина и организации функциональных хромосомных единиц: репликонов и генов, которые транскрибируются в пределах хроматина.
Дальнейшая компактизация хромомеров обеспечивает более плотную компактизацию ДНК на хроматидном и хромосомном уровнях. Этот процесс происходит в клетках, которые делятся, и которые содержат плотные хромосомы.
Такую компактизацию можно наблюдать даже при помощи светового микроскопа — она представляет собой отдельные образования. В случае неделения клетки, происходит деспирализация хромосом: границы между ними становятся не видны. Диффузный материал этих хромосом называют хроматином.
Виды компактизации ДНК
Если посмотреть на растительную клетку при помощи электронной микрофотографии, то можно обнаружить темные и плотные участки гетерохроматина и светлые части — это эухроматин. При транскрипции происходит активизация эухроматина, а вот гетерохроматин не активизируется: это молчащие участки ДНК.
Кроме этого, выделяют теломеры и центромеры (структурные элементы хромосом), в которых отсутствуют гены. Центромеры и теломеры — составные компоненты облигатного или обязательного гетерохроматина.
Образование факультативного гетерохроматина в клетке происходит без обязательной основы.
С учетом этого выделяют следующие уровни компактизации хроматина:
- нуклеосомный. Это 2,5 витка двойной спирали ДНК, которая намотана на белковый корд;
- нуклеомерный или со структурой суперспирали. В ее образовании участвует гистоновый белок. Как результат — образование хроматиновой фибриллы. Ее толщина равна 30 нм. То есть, ДНК компактизирована в 40 раз;
- хромомерный или петельный белок. Он сцепляется между собой при помощи негистонового белка. Толщина этой структуры уже составляет 300 нм;
- хромонемный белок. Его образование связано со сближением хромомеров по всей длине. Происходит включение в нее одной огромной молекулы ДНК;
- хроматидный белок. Он складывается несколько раз и образует хроматидное тело. В результате репликации в ДНК присутствует примерно 2 хроматиды;
- хромосомный белок, состоящий из 2 хроматид. Центромера соединяет хроматиды. В ходе деления клетки происходит расхождение хроматид, которые попадают в разные дочерние клетки.
Как видно, хроматин меняет собственную организацию, сохраняя, при этом, преемственность в поколениях. В интерфазе происходит его выделения в виде глыбок, рассеянных в нуклеоплазме ядра. При переходе клетки в митоз (в первую очередь в метафазе) хроматин получает вид интенсивно окрашенных телец — хромосом.
Такие формы существования воспринимают как 2 полярных варианта структурной организации хроматина.
Их связывание происходит в митотическом цикле при помощи своеобразных взаимных переходов. Это подтверждают и эмпирические данные, которые ученые получают в случае использования метода электронной микроскопии.
Основа метафазной и интерфазной структур — элементарная нитчатая структура белка.
Неодинаковый уровень компактизации хромосом крайне важен. Выделяют конститутивный (структурный) и факультативный гетерохроматин. Предполагается, что его функция — поддержка общей структуры ядра и прикрепление хроматина к ядерной оболочке, а также регулирование активности отдельных клеточных структур.
Кариотип — это совокупность всех хромосом, которая включает в себя все молекулы ДНК, содержащие информацию о признаках организма. Если количество хромосом в кариотипе меняется, то приводит к различным заболеваниям.
Самое распространенное хромосомное заболевание человека — синдром Дауна.
Слайд 1
Компактизация хромосом.
МОУ «СОШ №10»
2011/2012 уч.год
Учитель: Бабушкина.А.С
Выполнила: ученица 10
«Б» класса Шарова.И.О
Слайд 2
Хроматин
—
комплекс ДНК, РНК и белков, а
также содержащий
липиды и ионы Са и Mg .
2+
2+
При переходе клетки к митозу, особенно в метафазе, хроматин приобретает вид хорошо различимых отдельных интенсивно окрашенных телец – хромосом.
Слайд 3
Белки хроматина.
Гистоны – основные белки, играющие роль не
только в упаковке хромосомной ДНК, но и в регуляции
транскрипции.
Гистоны можно разделить на пять фракций:
Н1 – богатый лизином гистон
(Мr =2100)
Н2б – умеренно богатый лизином гистон (Мr =13700)
Н2а – умеренно богатый лизином гистон (Мr =14500)
Н4 – богатый аргинином гистон (Мr =11300)
Н3 – богатый аргинином гистон (Мr =15300)
В препаратах хроматина эти фракции гистонов обнаруживаются приблизительно в равных количествах, кроме Н1,которого примерно в два раза меньше любой из других фракций.
Негистоновые белки – специфические белки-регуляторы, узнающие определенные нуклеотидные последовательности в ДНК.
Слайд 4
Структурная организация хроматина.
1 – нуклеосома
2 – нить ДНК
Слайд 5
Уровни компактизации ДНК.
Нуклеосомный
Нуклиомерный
Хромомерный
Хромонемный
Хромосомный
Слайд 6
Нуклеосомная нить
Этот уровень организации хроматина обеспечивается четырьмя видами
нуклеосомных гистонов: Н2а,Н2б,Н3,Н4. Они образуют белковые тела – коры,
состоящие из восьми молекул.
Молекула ДНК комплексируется с белковыми корами, спирально
накручиваясь на них. При этом в контакте с каждым кором оказывается участок ДНК, состоящий из 146 пар нуклеотидов. Свободные от контакта с белковыми телами участки ДНК называют связующими или линкерными.(15-100п.н)
В результате нуклеосомной организации хроматина двойная спираль ДНК диаметром 2 нм со средней длиной 5 см приобретает диаметр 10-11 нм и длину 2 см.
ДНК
Нуклеосомная нить
2 нм 11 нм
2 см
5 см
Слайд 7
Хроматиновая фибрилла
(нуклиомерный уровень).
30 нм
11нм
Дальнейшая копактизация нуклеосомной нити обеспечивается
гистоном Н1, который, соединяясь с линкерной ДНК и двумя
соседними белковыми телами, сближает их друг с другом. В результате
образуется более компактная структура – хроматиновая фибрилла.
1,2 мм
Слайд 8
Хромомерный – нуклеомерные фибриллы формируют многочисленные петли, объединенные
скрепками из негистоновых белков.
30 нм
300нм
Слайд 9
Хромонемный – образуется за счет сближения в линейном
порядке хромомерных петель с образованием хромонемной нити.
300 нм
700
нм
Слайд 10
Хромосомный – образуется в результате спиральной укладки хромонемы(хроматиды).Таким
образом, хромосомы как животных так и растений образуются в
процессе конденсации из фибрилл ДНП нитчатых хромонемных структур, являющихся единицей
последующей хромосомной структуризации.
700 нм 1400 нм
компактизация
- компактизация
- ЭМБРИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ
КОМПАКТИЗАЦИЯ – уплотнение структуры раннего зародыша вследствие сближения бластомеров.
Общая эмбриология: Терминологический словарь — Ставрополь.
.
2010.
Смотреть что такое «компактизация» в других словарях:
-
Компактизация скелета — соотношение компактного слоя трубчатых костей и костномозгового пространства. Уровень компактизации зависит от возраста, физических нагрузок, генетических особенностей. Доказано адаптивное значение увеличения объема костномозгового пространства в … Физическая Антропология. Иллюстрированный толковый словарь.
-
Инактивация Х-хромосомы — компактизация одной из Х хромосом в эмбриональных клетках самок млекопитающих, приводящая к компенсации дозы Х генов … Словарь по психогенетике
-
Экспрессия генов — У этого термина существуют и другие значения, см. Экспрессия. Экспрессия генов это процесс, в ходе которого наследственная информация от гена (последовательности нуклеотидов ДНК) преобразуется в функциональный продукт РНК или белок.… … Википедия
-
Мейоз — (от греч. meiosis уменьшение) или редукционное деление клетки деление ядра эукариотической клетки с уменьшением числа хромосом в два раза. Происходит в два этапа (редукционный и эквационный этапы мейоза). Мейоз не следует смешивать с… … Википедия
-
Клетка — У этого термина существуют и другие значения, см. Клетка (значения). Клетки крови человека (РЭМ) … Википедия
-
Бесконечная вложенность материи — Это статья о неакадемическом направлении исследований. Пожалуйста, отредактируйте статью так, чтобы это было ясно как из её первых предложений, так и из последующего текста. Подробности в статье и на странице обсуждения … Википедия
-
Эпигенетика — Эпигенетика в биологии, в частности в генетике представляет собой изучение закономерностей эпигенетического наследования изменения экспрессии генов или фенотипа клетки, вызванных механизмами, не затрагивающими изменение… … Википедия
-
Фрактальная вселенная — Теория бесконечной вложенности материи (фрактальная теория) в противоположность атомизму, альтернативная философская, физическая и космологическая теория. Данная теория основывается на индуктивных логических выводах о строении наблюдаемой… … Википедия
-
Фрактальная космология — Теория бесконечной вложенности материи (фрактальная теория) в противоположность атомизму, альтернативная философская, физическая и космологическая теория. Данная теория основывается на индуктивных логических выводах о строении наблюдаемой… … Википедия
-
Фрактальная теория — Теория бесконечной вложенности материи (фрактальная теория) в противоположность атомизму, альтернативная философская, физическая и космологическая теория. Данная теория основывается на индуктивных логических выводах о строении наблюдаемой… … Википедия
29.04.201513.10.2015
Что такое компактизация ДНК?
ДНК человека состоит из сорока шести хромосом и имеет длину около двух метров. Тем не менее, при таком размере она умещается в ядро клетки. Уровень достигаемого уплотнения превосходит 10000 раз. Процесс укомплектования ДНК получил название компактизация. Взаимодействие структуры ДНК на разных уровнях компактизации влияет на механизм её функционирования. На уровень и конфигурацию компактизации решающее влияние оказывают биохимические и физические величины клеточного окружения. На первом месте по значимости, остаётся совокупность микрочастицы нуклеиновой кислоты и её структура.
Уровни компактизации
В результате научных исследований выделены четыре уровня уплотнения ДНК. Молекула ДНК – это спираль левого направления, диаметр которой2nm.
Первая ступень: нуклеосомная фибрилла. Электронный микроскоп показал наличие на хроматиновых нитях своеобразных бусин. Сам по себе хроматин и получил название деспирализованная ДНК. Диаметр каждой бусинки укладывался в10-9м и вмещал в себя кусочек из полторы-две сотни парных нуклеотидов и восемь молекул гистонов различной типологии. Такая частица стала называться «нуклеосома». Центральная (сердцевидная) часть нуклеосомы представлена «бусинками», а линкерная часть связывает их в базовую часть ДНК. Объединение сердцевидной и линкерной областей выражает завершенность нуклеосомы. Неодинаковые виды имеют различные размеры целой нуклеосомы.
Вторая ступень: соленоид. ДНК сопровождают белки – неотъемлемые сопроводители. Длина хромосомной фибриллы равна соленоиду, что является меньше размера не свёрнутой ДНК в сорок раз. Скручивание в виде спирали нуклеосомной нити позволяет компактно упаковать её вместе с белками. Спираль скручивается неодинаково в разных местах: где-то гуще, где-то слабее. Почему так происходит, генетики ещё не знают. Неопровержимым остаётся то, что существует связь с готовностью функционирования гена и зависимостью соленоидных структур от качественных характеристик среды клетки.
Третья ступень: укладка соленоидов в петли. Опираясь на каркасную ось хромосомы, соленоидные структуры образуют петли. Каждая петля вмещает до девяносто тысяч парных нуклеотинов. Нити её скелета изготавливаются из белков. Учёные назвали их «нуклеонемы». Соединение нуклеонемов и ламинов в ядре является фрагментом ядерного матрикса. Белковый слой (ещё называется ламина) обволакивает ядро сразу под двойной перепонкой. Белки видоизменяются под влиянием свойств физико-химической среды клетки и контролируют вторжения в поры сердцевины.
Четвёртая ступень: формирование хромосом. Как это происходит, до конца не выяснено. Ясно одно: гены становятся активными вследствие сложной трансформации структуры пространственной хромосомы. Влияние строения хроматина на регулирование работы гена чётко просматривается.
Область использования
Образованная суперспираль ДНК зависит от состояния биохимического состава плазмы клетки. Эта пространственная структура влияет на правильную работу гена. Корректное её построение, безукоризненное сочетание с белками позволяет полнее выполнять свои функции гену по передаче генетической информации следующему поколению. Регулируяэкспрессию генов, клетки способны контролировать свою структуру и работу. Эволюционные изменения одного гена могут повлиять на функциональные способности других генов и на работу всего организма.
Современное применение
Проверка по анализу ДНК получает всё большее распространение. Каждый желающий может сдать свой биоматериал и получить полную информацию по интересующим его вопросам. При обработке теста возможно узнать:
— склонность человека к всевозможным заболеваниям,
— создать генетическую карту клиента, по которой просматриваются генетические осложнения со здоровьем индивида в будущем.
— выявить возможность передачи части наследственных заболеваний планируемому потомству.
— установить отцовство, материнство, родство.
— диагностировать пол ребёнка на первых неделях беременности.
Прогноз на будущее
Нанотехнологии входят в нашу жизнь стремительно. Будущие достижения медицины справятся с лечением раковых заболеваний, найдут средства для борьбы с другими неизлечимыми сегодня болезнями, остановят старение человеческого организма. Прогнозируется, что анализ ДНК позволит диагностировать болезни, возникающие из-за
— повреждение обмена веществ,
— чрезмерного употребления алкоголя или наркотиков,
— отклонений при действии сердечно-сосудистой системы,
— невыносимости отдельных лекарств конкретным индивидом,
— распространения злокачественной опухоли.
Специально не придумаешь
ДНК на защите невиновных. В 2013 году в городе Славутич женщина написала заявление об акте насилия, совершённого двумя молодыми людьми. При медицинском освидетельствовании выяснилось, что она беременна. Подозреваемых отправили на анализ ДНК. Анализ показал, что плод не имеет родственных связей с данными мужчинами. Парней спас от двенадцати лет тюрьмы обычный анализ.
Генетический сбой. Лиззи Веласкез стойко переносит редчайшее заболевание: девушке приходится часто принимать пищу, максимум через пятнадцать минут. В результате генетических изменений её организм утратил возможность получать полезные вещества с едой. Студентка Техасского университета теряет вес, отказал глаз, но она полна оптимизма.
Суперженщина. Хана Керси из Англии имеет генетическую патологию: природа наградила её двумя функционирующими матками. В 2006 году женщина родила трёх младенцев, два малыша из одной матки и один из второй матки.
Лекарство против организма. Сара Йергайн принимала антибиотики по предписанию врача десять дней. После прохождения курса она обнаружила, что у неё стала отделяться кожа. На третий день всё дело женщины представляло собой окровавленную рану. Врачи остановили кровотечение искусственной кожей. Сара выздоровела. Причина происшествия: аллергия на антибиотик.
Старение одолеем. Девушка Брук Гринберт в свои семнадцать лет похожа на младенца двенадцати месяцев. Генетики обнаружили у девочки нарушение функции гена старения.
Уровни компактизации днк.
Длина ДНК диплоидного набора хромосом
человека составляет примерно 174 см.,
средняя длина ДНК одной хромосомы – 5
см. В ядре длина одной хромосомы составляет
0,5 – 1 микрон. Такая
упаковка двойной спирали ДНК объясняется
ее дальнейшей
последовательной компактизацией.
Рис. 12. A-, B-,
C- и D-формы
ДНК
(А. С. Коничев, Г. А. Севастьянова, 2005, с.
90)
1. Нуклеосомный уровень.
Нуклеосома — это ДНК —
гистоновый комплекс, который выглядит
как частица дисковидной формы диаметром
11 нм. Впервые нуклеосомы были описаны
в 1974г. А. Олинс
и Д. Олинс.
Каждая
нуклеосома состоит из белкового кора
или октамера и 2
оборотов фрагмента двухцепочечной ДНК
(рис.13).
Рис.
13. Модель нуклеосомного кора.
Сегмент ДНК (146 пар оснований), обвивает
белковый кор, делая вокруг него
примерно 2 оборота (1¾). (С. Б. Бокуть и
др., 2005, с. 52)
Белковый кор (сердцевина)
содержит набор из 4 пар гистоновых
белковН2А, Н2В, Н3, Н4.
Это самые консервативные белки в любом
геноме. Они практически одинаковы у
гороха и у человека.
Нуклеосомы связываются участками ДНК
(линкерная ДНК) свободными от контакта
с белковым кором.
Укладка
линкерного участка ДНК (60-80 п.н.) и
соединение нуклеосом друг с
другом идут с помощью гистона Н1. Молекула
этого белка имеет
центральную (глобулярную) часть и
вытянутые «плечи». Центральная
часть прикрепляется к специфическому
участку на
поверхности кора, вытянутые «плечи»
соединяют соседние нуклеосомы. При
этом ДНК наматывается на соседние коры
каждый paз
в противоположном направлении (рис.
14).
Выделить нуклеосомы
можно непродолжительной обработкой
хромосом ферментами
дезоксирибонуклеазами. При этом
расщепляются участки состыковки
нуклеосом. В геноме человека содержатся
1,5 х 107
нуклеосом.
Нуклеосомный
уровень повышает плотность упаковки
ДНК в 7-10 раз. (Рис. 14, 20)
Рис.14. Модель нуклеосомной фибриллы.
2.
Нуклеомерный
уровень.
Дальнейшая компактизация ДНК в составе
хроматина связана
с образованием нуклеосомных комплексов
(рис. 15, 20).Образуется
компактная хроматиновая фибрилла
построенная либо по типу соленоида
(спиральный тип укладки), либо по
нуклеомерному типу (4-12 нуклеосом образуют
глобулу).
Рис. 15. Нуклеомерный уровень
укладки ДНК.
Нуклеомерная укладка хроматина
способствует укорочению нити ДНК
примерно в 6 раз, а оба уровня приводят
к компактизации ДНК в среднем в 50 раз
(42-60).
3. Хромомерный уровень.
Следующий этап компактизации ДНК связан
с образованием петлеобразных структур,
которые называются хромомерами (рис.16).
При этом возможны два пути упаковки ДНК
с помощью негистоновых белков:
Рис. 16. Хромомерный тип укладки хромосом.
Нить нуклеосом разбита на участки по
20 — 80 тысяч пар азотистых оснований (в
среднем – 50 тысяч). В местах разбивки
находятся молекулы – глобулы —
негистоновых хромосомных белков.
ДНК — связывающие белки узнают глобулы
негистоновых белков
и сближают их. Образуется устье петли.
Средняя длина петли
(300-400 нм) сходна у различных организмов
(дрозофила и человек) и включает примерно
50 тысяч оснований. Такую петельную
структуру называют интерфазной
хромонемой.
Хроматин типа «ламповых
щеток» — это интерфазный эухроматин
(рис.17.). Считают, что
петли имеют связи с белками хромосомного
каркаса, ядерного матрикса и белками
ламины.
Рис. 17. Фрагменты хромосом типа «ламповых
щеток» из ядра ооцита тритона.
Можно видеть участки ДНК, образующие
петли от центральной оси. (С. Гильберт,
1993, т. 2, с. 186)
Укорочение фибриллы на этом уровне
происходит в среднем 25 раз, а на всех 3
уровнях в 1000-1500 раз.
4.
Хромонемный
уровень.
При делении клеток идет дальнейшая
компактизация хромосом
— образование более крупных петель из
хромомерной фибриллы.
На поверхности упакованные молекулы
ДНК несут
множество белков, которые образуют
подобие чехла. Если
удалить этот чехол, то под электронным
микроскопом можно
отчетливо увидеть, что каждая хроматида
построена из хроматиновых
петель, отходящих от центральной оси.
Диаметр такой
упаковки 700 нм (рис. 18).
Рис.18.
Хромонемный тип укладки хромосом.
5.
Хромосомный
уровень.
Дальнейшая
компактизация хромосом обеспечивается
петельной укладкой хромонемной нити
(рис.19.), что сокращает их длину примерно
в 10 раз.
Рис.19.
Хромосомный тип укладки.
Н
а
этом этапе происходит объединение
петель имеющих одинаковую организацию,
образуются блоки или минидиски. В
образовании одного минидиска участвуют
примерно около 20 петель. Таким образом,
за счет нескольких уровней компактизации
длина ДНК сокращается примерно в 10000
раз. Конденсация
хромосом
из деконденсированного состояния
— это не спирализация,
а очень сложный комплекс
компактизации,
связанный не только с изменением их
линейных
размеров,
но и с регуляцией
их работы в процессе жизнедеятельности
клетки. (Рис. 20)
Кроме того, компактизация
хромосомы — важнейший процесс,
связанный с точной передачей наследственной
информации
очередному поколению.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #