Mi a kromatin: definíció, szerkezet és funkciók. Karioplazma, kromatin

A kromatin szerkezete és kémiája

Paraméter neve	Jelentése
Cikk témája:	A kromatin szerkezete és kémiája
Rubrika (tematikus kategória)	Ökológia

A kromatin, a sejtmag fő komponense, meglehetősen könnyen kinyerhető izolált interfázisú magokból és izolált mitotikus kromoszómákból. Ehhez kihasználják annak képességét, hogy kis ionerősségű vizes oldatokkal vagy egyszerűen ioncserélt vízzel történő extrakció során oldott állapotba kerüljön. Ebben az esetben a kromatin részei megduzzadnak és géllé alakulnak. Az ilyen gyógyszerek valódi oldatokká alakításához erős mechanikai hatások szükségesek: rázás, keverés, további homogenizálás. Ez természetesen az eredeti kromatin szerkezetének részleges megsemmisüléséhez vezet, apró darabokra zúzva, de gyakorlatilag nem változtatja meg kémiai összetételét.

A különböző tárgyakból nyert kromatinfrakciók meglehetősen egységes komponenskészlettel rendelkeznek. Megállapították, hogy az interfázisú magokból és a mitotikus kromoszómákból származó kromatin teljes kémiai összetétele alig különbözik egymástól. A kromatin fő összetevői a DNS és a fehérjék, amelyek zöme hiszton és nem hiszton fehérje (lásd 3. táblázat).

3. táblázat. Kémiai összetétel kromatin. A fehérje- és RNS-tartalom a DNS-hez viszonyítva van megadva

Átlagosan a kromatin körülbelül 40%-a DNS és körülbelül 60%-a fehérje, amelyek közül a specifikus nukleáris hisztonfehérjék az izolált kromatint alkotó összes fehérje 40-80%-át teszik ki. Ezenkívül a kromatin frakció membránkomponenseket, RNS-t, szénhidrátokat, lipideket és glikoproteineket tartalmaz. Az a kérdés, hogy ezek a kisebb komponensek mennyiben szerepelnek a kromatin szerkezetében, még nem megoldott. Így például az RNS átírható olyan RNS-ként, amely még nem veszítette el kapcsolatát a DNS-templáttal. Más kisebb komponensek a magmembrán koprecipitált töredékeiből származó anyagokat képviselhetnek.

Szerkezetileg a kromatin dezoxiribonukleoprotein (DNP) molekulák fonalas komplexe, amely hisztonokhoz kapcsolódó DNS-ből áll (lásd 57. ábra). Emiatt a kromatin egy másik neve is gyökeret vert: nukleohiszton. A hisztonok DNS-sel való asszociációjának köszönhető, hogy nagyon labilis, változó nukleinsav-hiszton komplexek jönnek létre, ahol a DNS:hiszton arány megközelítőleg egy, ᴛ.ᴇ. egyenlő tömegben vannak jelen. Ezek a fonalas DNP fibrillák elemi kromoszómális vagy kromatin filamentumok, amelyek vastagsága a DNS-pakoltság mértékétől függően 10-30 nm között lehet. Ezeket a DNP-szálakat viszont tovább lehet tömöríteni, hogy több képződjön magas szintek a DNP strukturálása egészen a mitotikus kromoszómáig. Egyes nem hiszton fehérjék szerepe éppen a magas szintű kromatin-tömörödés kialakításában rejlik.

Kromatin DNS. Egy kromatin készítményben a DNS általában 30-40%-ot tesz ki. Ez a DNS egy kettős szálú helikális molekula, hasonló a vizes oldatokban lévő tiszta izolált DNS-hez. Ezt számos kísérleti adat bizonyítja. Így a kromatinoldatok melegítésekor az oldat optikai sűrűségének növekedése figyelhető meg, az úgynevezett hiperkróm hatás, amely a DNS-láncok közötti nukleotidok közötti hidrogénkötések felszakadásával jár, hasonlóan ahhoz, ami a tiszta DNS melegítésénél (olvasztásakor) történik. .

A kromatinban lévő DNS-molekulák méretének és hosszának kérdése fontos a kromoszóma egészének szerkezetének megértéséhez. A standard extrakciós módszerek alkalmazásával a kromatin DNS molekulatömege 7-9 x 106, ami lényegesen kisebb, mint az Escherichia coli-ból származó DNS molekulatömege (2,8 x 109). A kromatinkészítményekből származó DNS ilyen viszonylag alacsony molekulatömege a DNS mechanikai károsodásával magyarázható a kromatin izolálási folyamata során. Ha a DNS-t olyan körülmények között izolálják, amelyek kizárják a rázást, homogenizálást és egyéb hatásokat, nagyon hosszú DNS-molekulákat lehet nyerni a sejtekből. Az eukarióta sejtek magjából és kromoszómáiból származó DNS-molekulák hosszát fényoptikai autoradiográfiás módszerrel kell vizsgálni, ahogyan azt prokarióta sejteken is.

Felfedezték, hogy a kromoszómákon belül az egyedi lineáris (a prokarióta kromoszómákkal ellentétben) DNS-molekulák hossza elérheti a több száz mikrométert, sőt akár több centimétert is. Így 0,5 mm-től 2 cm-ig terjedő DNS-molekulákat nyertünk különböző objektumokból. Ezek az eredmények azt mutatták, hogy szoros egyezés van a kromoszómánként számított DNS-hossz és az autoradiográfiás megfigyelés között.

Az eukarióta sejtek enyhe lízise után a DNS molekulatömege fizikai-kémiai módszerekkel közvetlenül meghatározható. Kimutatták, hogy a Drosophila DNS-molekula maximális molekulatömege 41 x 109, ami körülbelül 2 cm-es hossznak felel meg. Egyes élesztőgombákban kromoszómánként 1 x 108-109 molekulatömegű DNS-molekula található. , amelynek mérete körülbelül 0,5 mm.

Az ilyen hosszú DNS egyetlen molekulából áll, és nem több rövidebbből, fehérjekötések segítségével egyetlen fájlba összefűzve, ahogy egyes kutatók hitték. Erre a következtetésre azután jutottunk, hogy kiderült, hogy a DNS-molekulák hossza nem változik a gyógyszerek proteolitikus enzimekkel történő kezelését követően.

A sejtek magszerkezetében, az élőlények genomjában található DNS teljes mennyisége fajonként változik, bár a mikroorganizmusokban lényegesen alacsonyabb az egy sejtre jutó DNS mennyisége, mint a gerincteleneknél, magasabb rendű növényeknél és állatoknál. Így egy egérben csaknem 600-szor több DNS van sejtmagonként, mint az E. coliban. Az eukarióta szervezetekben a sejtenkénti DNS mennyiségének összehasonlításakor nehéz bármilyen összefüggést megállapítani a szervezet összetettsége és a sejtmagonkénti DNS mennyisége között. Az olyan különböző élőlények, mint a len, a tengeri sün, a sügér (1,4-1,9 pg) vagy a szenes és a bikahal (6,4 és 7 pg) megközelítőleg azonos mennyiségű DNS-t tartalmaznak.

Nagy taxonómiai csoportokban jelentős ingadozások figyelhetők meg a DNS mennyiségében. A magasabb rendű növények közül a DNS mennyisége a különböző típusok több százszor is eltérhet, ahogy a halak esetében is, a kétéltűeknél is több tízszeres a DNS mennyisége.

Egyes kétéltűek sejtmagjában 10-30-szor több DNS található, mint az emberi sejtmagban, bár az emberek genetikai felépítése összehasonlíthatatlanul összetettebb, mint a békáké. Következésképpen feltételezhető, hogy az alacsonyabban szervezett szervezetekben a DNS „túlzott” mennyisége vagy nem kapcsolódik egy genetikai szerep betöltéséhez, vagy a gének száma többször ismétlődik.

4. táblázat: DNS-tartalom egyes objektumok sejtjeiben (pg, 10 -12 g)

Kiderült, hogy ezek a kérdések megoldhatók a DNS renaturáció vagy hibridizáció reakciójának kinetikáját tanulmányozva. Ha az oldatokban lévő fragmentált DNS-molekulákat termikus denaturációnak vetik alá, majd a denaturációnál valamivel alacsonyabb hőmérsékleten inkubálják, akkor a DNS-fragmensek eredeti kettős szálú szerkezete helyreáll a komplementer láncok újraegyesítése - renaturáció - következtében. DNS-vírusok és prokarióta sejtek esetében kimutatták, hogy az ilyen renaturáció sebessége közvetlenül függ a genom méretétől; minél nagyobb a genom, az több mennyiséget DNS részecskénként vagy sejtenként, annál több időre van szükség a komplementer láncok véletlenszerű megközelítéséhez és a nagyobb számú, nukleotidszekvenciában eltérő DNS-fragmens specifikus újra asszociációjához (53. ábra). A prokarióta sejtek DNS-reasszociációs görbéjének természete azt jelzi, hogy a prokarióta genomban nincsenek ismétlődő bázisszekvenciák; DNS-ük minden szakasza egyedi szekvenciákat hordoz, amelyek száma és változatossága tükrözi az objektumok genetikai összetételének összetettségi fokát, következésképpen általános biológiai szerveződésüket.

Az eukarióta szervezetekben teljesen más képe figyelhető meg a DNS-reasszociációról. Kiderült, hogy DNS-ükben olyan frakciók találhatók, amelyek sokkal nagyobb sebességgel renaturálódnak, mint ahogyan az a genomjuk mérete alapján várható lenne, valamint olyan DNS-frakció, amely lassan renaturálódik, mint a prokarióták egyedi DNS-szekvenciái. Ugyanakkor az eukariótáknak sokkal több időre van szükségük ennek a frakciónak a renaturálásához, ami genomjuk általános nagy méretével és számos különböző egyedi génnel kapcsolatos.

Az eukarióta DNS azon részében, amelyre jellemző a nagy renaturáció, két alfrakciót különböztetünk meg: 1) erősen vagy gyakran ismétlődő szekvenciákkal rendelkező frakciót, ahol a hasonló DNS szakaszok 106-szor ismétlődnek; 2) mérsékelten ismétlődő szekvenciák egy része, amelyek 102-103 alkalommal fordulnak elő a genomban. Így egy egérben a gyakran ismétlődő szekvenciákat tartalmazó DNS-frakció genomonként a teljes DNS-mennyiség 10%-át tartalmazza, és 15%-át a mérsékelten ismétlődő szekvenciákat tartalmazó frakció teszi ki. Az egér DNS fennmaradó 75%-át egyedi régiók képviselik, amelyek nagyszámú különböző nem ismétlődő génnek felelnek meg.

A gyakran ismétlődő szekvenciákat tartalmazó frakciók felhajtósűrűsége eltérő lehet, mint a DNS tömegének, ezért tiszta formában izolálhatók úgynevezett szatellit-DNS-frakciókként. Egérben ennek a frakciónak a sűrűsége 1,691 g/ml, a DNS fő része pedig 1700 g/ml. Ezeket a sűrűségkülönbségeket a nukleotid-összetétel különbségei határozzák meg. Például egy egérben 35% G és C pár van ebben a frakcióban, és 42% a fő DNS-csúcsban.

Mint kiderült, a szatellit DNS, vagy a gyakran ismétlődő szekvenciákkal rendelkező DNS-frakció nem vesz részt a sejtben az alapvető RNS-típusok szintézisében, és nem kapcsolódik a fehérjeszintézis folyamatához. Ezt a következtetést az a tény alapozta meg, hogy egyik sejt-RNS-típus (tRNS, mRNS, rRNS) sem hibridizálódik a szatellit DNS-sel. Következésképpen ezek a DNS-ek nem tartalmaznak olyan szekvenciákat, amelyek felelősek a sejtes RNS szintéziséért, ᴛ.ᴇ. A szatellit DNS-ek nem templátok az RNS-szintézishez, és nem vesznek részt a transzkripcióban.

Van egy hipotézis, miszerint az erősen ismétlődő szekvenciák, amelyek nem vesznek részt közvetlenül a fehérjeszintézisben, olyan információkat hordozhatnak, amelyek fontos szerkezeti szerepet játszanak a kromoszómák fenntartásában és működésében. Ezek közé tartozik számos DNS-szakasz, amely az interfázisos sejtmag magfehérjéihez kapcsolódik (lásd alább), a replikáció vagy transzkripció kezdőhelye, valamint az ezeket a folyamatokat szabályozó DNS-szakaszok.

Ennek a frakciónak a lokalizációját a nukleinsav-hibridizáció módszerével, közvetlenül a kromoszómákon (in situ) tanulmányoztuk. Ehhez izolált szatellit DNS-en bakteriális enzimek segítségével 3H-uridinnel jelölt RNS-t szintetizáltak. Ezt követően a kromoszómákkal rendelkező citológiai készítményt DNS-denaturációt okozó kezelésnek vetettük alá (emelt hőmérséklet, lúgos környezet stb.). Ezt követően 3H-jelölt RNS-t helyeztünk a preparátumra, és a DNS és az RNS között hibridizáció történt. Az autoradiográfia kimutatta, hogy a jelölés nagy része a kromoszómák primer szűkületi zónájában, centromer régióik zónájában található. A jelet a kromoszómák más régióiban is kimutattuk, de nagyon gyengén (54. ábra).

Az elmúlt 10 évben nagy előrelépések történtek a centromer DNS tanulmányozásában, különösen élesztősejtekben. Így a S. cerevisiae-ben a centromer DNS 110 bp-os ismétlődő szakaszokból áll. Két konzervált régióból (I és III) és egy központi elemből (II) áll, AT bázispárokban dúsítva. A Drosophila kromoszómák hasonló centromer DNS-szerkezettel rendelkeznek. A humán centromer DNS (alfoid szatellit DNS) 170 bp méretű monomerek tandeméből áll, amelyek dimerek vagy pentamerek csoportjaiba rendeződnek, és ezek alkotják nagy sorozatok 1-6 x 103 bp. Ez a legnagyobb egység 100-1000-szer ismétlődik. Speciális centromer fehérjék komplexálódnak ezzel a specifikus centromer DNS-sel, és részt vesznek a kinetochore kialakulásában, amely szerkezet biztosítja a kromoszómák és az orsó mikrotubulusok összekapcsolását, valamint a kromoszómák anafázisban történő mozgását (lásd alább).

Az erősen ismétlődő szekvenciákkal rendelkező DNS számos eukarióta szervezet kromoszómáinak telomer régióiban is megtalálható (az élesztőtől az emberig). Itt a leggyakrabban ismétlődések találhatók, amelyek 3-4 guanin nukleotidot tartalmaznak. Emberben a telomerek 500-3000 TTAGGG ismétlődést tartalmaznak. Ezek a DNS szakaszok különleges szerepet töltenek be - korlátozzák a kromoszóma végeit és megakadályozzák annak megrövidülését az ismételt replikáció során.

A közelmúltban azt találták, hogy az interfázisú kromoszómák erősen ismétlődő DNS-szekvenciái specifikusan kötődnek a nukleáris burok alatti laminált fehérjékhez, és részt vesznek a kiterjesztett dekondenzált interfázisú kromoszómák lehorgonyzásában, ezáltal meghatározzák a kromoszómák lokalizációjának sorrendjét az interfázisos mag térfogatában.

Felmerült, hogy a szatellit DNS részt vehet a kromoszómák homológ régióinak felismerésében a meiózis során. Más feltételezések szerint a gyakran ismétlődő szekvenciákkal rendelkező régiók szeparátorként (távtartóként) játszanak szerepet a kromoszómális DNS különböző funkcionális egységei között, például a replikonok között (lásd alább).

Mint kiderült, a mérsékelten ismétlődő (102-105-szörös) szekvenciák töredéke a DNS-régiók egy változatos osztályába tartozik, amelyek fontos szerepet játszanak a fehérjeszintézis apparátus létrehozásának folyamatában. Ez a frakció riboszomális DNS-géneket tartalmaz, amelyek különböző fajokban 100-1000-szer ismétlődnek. Ez a frakció többszörösen ismétlődő régiókat tartalmaz az összes tRNS szintéziséhez. Sőt, bizonyos fehérjék szintéziséért felelős strukturális gének is sokszor ismétlődnek, és számos másolatban jelennek meg. Ezek a kromatin fehérjék - hisztonok - génjei, amelyek akár 400-szor ismétlődnek.

Ugyanakkor ez a frakció különböző szekvenciájú DNS-szakaszokat (egyenként 100-400 nukleotidpárt) tartalmaz, amelyek szintén sokszor ismétlődnek, de szétszórva a genomban. Szerepük még nem teljesen tisztázott. Felmerült, hogy az ilyen DNS-szakaszok különböző gének akceptor vagy szabályozó régióit képviselhetik.

Tehát az eukarióta sejtek DNS-e heterogén összetételű, több nukleotid szekvencia osztályt tartalmaz: gyakran ismétlődő szekvenciákat (> 106-szor), amelyek a szatellit DNS-frakcióban szerepelnek, és nem íródnak át; mérsékelten ismétlődő szekvenciák egy része (102-105), amelyek valódi gének blokkjait, valamint a genomban szétszórt rövid szekvenciákat reprezentálják; egyedi szekvenciák töredéke, amely információt hordoz a sejtfehérjék többségéről.

Ezen elképzelések alapján világossá válnak a különböző szervezetekben megfigyelhető DNS-mennyiségbeli különbségek: az élőlények genomjában bizonyos DNS-osztályok egyenlőtlen részarányához kapcsolódnak. Így például a kétéltű Amphiumában (amelynek 20-szor több DNS-e van, mint az emberben) az ismétlődő szekvenciák a teljes DNS akár 80% -át teszik ki, a hagymában - akár 70%, a lazacban - akár a 60% -át stb. P. A genetikai információ valódi gazdagságát az egyedi szekvenciák töredékének kell tükröznie. Nem szabad elfelejtenünk, hogy a kromoszóma natív, nem fragmentált DNS-molekulájában minden olyan szakasz, amely egyedi, mérsékelten és gyakran ismétlődő szekvenciákat tartalmaz, egyetlen óriási kovalens DNS-láncba kapcsolódik.

A DNS-molekulák nem csak a különböző nukleotidszekvenciájú területeken heterogének, hanem szintetikus aktivitásukban is különböznek egymástól.

Az eukarióta DNS replikációja. A bakteriális kromoszóma egyetlen szerkezeti egységként replikálódik, egy replikáció kezdőpontja és egy végpontja van. Így a bakteriális cirkuláris DNS egy replikon. A replikáció a kiindulási ponttól kezdve két ellentétes irányban megy végbe, így a DNS szintetizálásakor egy úgynevezett replikációs szem jön létre, amelyet mindkét oldalon replikációs villák határolnak, ami jól látható a vírus és baktérium replikációs kromoszómák elektronmikroszkópos vizsgálatakor. .

Az eukarióta sejtekben a replikációs szerveződés más természetű - polireplikon Mint már említettük, a 3HT pulzáló beépülésével szinte minden mitotikus kromoszómában megjelenik egy többszörös jelölés. Ez azt jelenti, hogy egyidejűleg sok replikációs hely és számos autonóm replikációs origó van az interfázisú kromoszómában. Ezt a jelenséget részletesebben a DNS-ből izolált jelölt molekulák autoradiográfiájával vizsgáltuk (55. ábra Ha a sejteket 3HT-vel impulzusos jelöléssel láttuk el, akkor az izolált DNS autográfjain fénymikroszkópban redukált ezüstös területek láthatók). pontozott vonalak formája . Ezek kis DNS-szakaszok, amelyeknek sikerült replikálódniuk, és közöttük replikálatlan DNS-szakaszok találhatók, amelyek nem hagyták el az autoradiográfot, és ezért láthatatlanok maradnak. Ahogy növekszik a 3HT és a sejt érintkezésének ideje, az ilyen szegmensek mérete növekszik, és a köztük lévő távolság csökken. Ezekből a kísérletekből pontosan kiszámítható a DNS-replikáció sebessége eukarióta szervezetekben. A replikációs villa mozgási sebessége 1-3 kb-nak bizonyult. emlősökben percenként körülbelül 1 kb. percenként egyes növényekben, ami jóval alacsonyabb, mint a baktériumok DNS-replikációjának sebessége (50 kb/perc). Ugyanezen kísérletekben közvetlenül igazolták az eukarióta kromoszómák DNS-ének polireplikon szerkezetét: a kromoszómális DNS hossza mentén számos független replikációs hely - replikon található. A szomszédos címkéző replikonok felezőpontjai közötti távolság alapján ᴛ.ᴇ. A replikáció két szomszédos kezdőpontja közötti távolság alapján megtudhatja az egyes replikonok méretét. A magasabb rendű állatok replikonmérete átlagosan körülbelül 30 µm vagy 100 kbp. Ezért az emlősök haploid halmazában 20 000-30 000 replikonnak kell lennie. Alacsonyabb eukariótákban a replikonok kisebbek, körülbelül 40 kb. Így a Drosophilában 3500 replikon van genomonként, az élesztőben pedig 400. Mint említettük, a DNS-szintézis egy replikonban két ellentétes irányban megy végbe. Ez könnyen igazolható autoradiográfiával: ha a sejteket egy impulzusos jelölés után egy ideig hagyják folytatni a DNS szintetizálását 3HT nélküli tápközegben, akkor a DNS-be való beépülése csökken, a jelölés felhígul, és a Az autoradiográf segítségével szimmetrikusan láthatjuk a replikált régió mindkét oldalán, csökkentve a redukált ezüst szemcséinek számát.

A replikációs végek vagy elágazások a replikonban megállnak, amikor találkoznak a szomszédos replikonok villáival (a szomszédos replikonok közös végpontján). Ezen a ponton a szomszédos replikonok replikált szakaszai két újonnan szintetizált DNS-molekula egyetlen kovalens láncává egyesülnek. A kromoszóma DNS replikonokra való funkcionális osztódása egybeesik a DNS doménekre vagy hurkokra való szerkezeti felosztásával, amelyek bázisait, mint már említettük, fehérjekötések tartják össze.

Így egyetlen kromoszómán az összes DNS-szintézis számos egyedi replikon független szintézisének köszönhető, amelyet a szomszédos DNS-szegmensek végeinek összekapcsolása követ. Ennek a tulajdonságnak a biológiai jelentése világossá válik, ha összehasonlítjuk a baktériumok és eukarióták DNS-szintézisét. Így körülbelül fél óra sebességgel szintetizálódik egy 1600 mikron hosszúságú bakteriális monoreplikon kromoszóma. Ha egy emlős kromoszóma egy centiméter hosszú DNS-molekuláját is monoreplikon szerkezetként replikálnák, az körülbelül egy hétig (6 napig) tartana. De ha egy ilyen kromoszóma több száz replikont tartalmaz, akkor a teljes replikációja csak körülbelül egy órát vesz igénybe. Valójában a DNS replikációs ideje emlősökben 6-8 óra. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy egy adott kromoszóma nem minden replikonja kapcsol be egyszerre.

Egyes esetekben az összes replikon egyidejű beépülése vagy további replikációs origók megjelenése figyelhető meg, ami lehetővé teszi az összes kromoszóma szintézisének minimálisan rövid idő alatt történő befejezését. Ez a jelenség egyes állatok embriogenezisének korai szakaszában jelentkezik. Ismeretes, hogy ha a karmos béka Xenopus laevis petéit összezúzzák, a DNS-szintézis mindössze 20 percet vesz igénybe, míg a szomatikus sejttenyészetben ez a folyamat körülbelül egy napig tart. Hasonló kép figyelhető meg Drosophilában: a korai embrionális stádiumban a teljes DNS-szintézis a sejtmagban 3,5 percet vesz igénybe, a szövettenyésztő sejtekben pedig 600 percet. Ugyanakkor a tenyészsejtekben a replikonok mérete majdnem ötször nagyobb, mint az embriókban.

A DNS-szintézis egy kromoszóma hossza mentén egyenetlenül megy végbe. Azt találták, hogy egy egyedi kromoszómában az aktív replikonok csoportokba, replikációs egységekbe állnak össze, amelyek 20-80 replikációs origót tartalmaznak. Ez a DNS autográfok elemzéséből következett, ahol pontosan ilyen blokkolást figyeltek meg a replikáló szegmensek. A replikonok vagy replikációs egységek blokkjai vagy klaszterei létezésének gondolatának másik alapja egy timidin analóg, az 5'-bróm-dezoxiuridin (BrdU) DNS-be való beépítésével végzett kísérletek voltak. A BrdU beépülése az interfázisú kromatinba azt a tényt eredményezi, hogy a mitózis során a BrdU-t tartalmazó területek kisebb mértékben kondenzálódnak (elégtelen kondenzáció), mint azok, ahol a timidint tartalmazták. Emiatt a mitotikus kromoszómák azon régiói, amelyekben BrdU található, gyengén festődnek a differenciális festés során. Ez lehetővé teszi a BrdU beépülési szekvenciájának (ᴛ.ᴇ) meghatározását szinkronizált sejttenyészetekben. a DNS-szintézis szekvenciája egy kromoszóma hossza mentén. Kiderült, hogy a prekurzor beépülése a kromoszóma nagy szakaszaiba történik. A különböző szakaszok beépítése szigorúan egymás után történik az S-időszakban. Minden kromoszómát a replikációs sorrend nagy stabilitása jellemez a hossza mentén, és megvan a saját specifikus replikációs mintája.

A replikon klaszterek replikációs egységekbe egyesülve nukleáris mátrix fehérjékhez kapcsolódnak (lásd alább), amelyek a replikációs enzimekkel együtt alkotják az ún. A klaszteroszómák az interfázisú sejtmag azon zónái, amelyekben a DNS-szintézis megtörténik.

A replikációs egységek aktiválásának sorrendjét valószínűleg a kromatin szerkezete határozza meg ezekben a régiókban. Így például a konstitutív heterokromatin zónái (a centromer közelében) általában az S-periódus végén replikálódnak, és az S-periódus végén a fakultatív heterokromatin egy része megkettőződik (például az X kromoszóma); nőstény emlősök). A kromoszóma szakaszok replikációs sorrendje időben különösen egyértelműen korrelál a kromoszómák eltérő színezési mintázatával: az R-szegmensek a korai replikációjú szegmensekhez, a G-szegmensek a késői replikációjú kromoszóma szakaszokhoz tartoznak. A C-szegmensek (centromerek) a legújabb replikáció helyei.

Mivel a különböző kromoszómákban a különböző színű szegmensek különböző csoportjainak mérete és száma eltérő, ez képet alkot a különböző kromoszómák replikációjának aszinkron kezdetéről és végéről, mint egészről. Mindenesetre a halmazban lévő egyes kromoszómák replikációjának kezdetének és végének sorrendje nem véletlen. A kromoszómák szaporodásának szigorú sorrendje van a készlet többi kromoszómájához képest.

Az egyes kromoszómák replikációs folyamatának időtartama nem függ közvetlenül azok méretétől. Így az A csoport nagyméretű humán kromoszómái (1-3) a teljes S-periódus alatt jelölődnek, valamint a B csoport rövidebb kromoszómái (4-5).

A DNS-szintézis azonban az eukarióta genomban az S-periódus elején a sejtmag összes kromoszómáján szinte egyidejűleg kezdődik. Ugyanakkor a különböző replikonok szekvenciális és aszinkron beépülése mind a kromoszómák különböző részein, mind a különböző kromoszómákban előfordul. Egy adott genomrégió replikációs szekvenciája szigorúan genetikailag meghatározott. Ezt az utóbbi állítást nemcsak az S-periódus különböző szegmenseiben a jelölés beépülési mintája bizonyítja, hanem az is, hogy bizonyos gének mutagénekkel szembeni érzékenységében csúcsok megjelenésének szigorú sorrendje van az S időszak alatt. -időszak.

A fő kromatin fehérjék a hisztonok. A DNS szerepe mind az interfázisos kromoszómák (az interfázisú mag kromatinja), mind a mitotikus kromoszómák összetételében teljesen egyértelmű: a genetikai információ tárolása és megvalósítása. Ezen funkciók interfázisú magok részeként való ellátásához ráadásul rendkívül fontos egy világos szerkezeti alap, amely lehetővé teszi a hatalmas hosszúságú DNS-molekulák szigorú sorrendbe rendezését, így mindkét RNS szintézis folyamata és a DNS replikációja meghatározott időszekvenciával történik Az interfázisú magban a DNS koncentráció eléri a 100 mg/ml-t (!). Az emlős interfázisú sejtmagja átlagosan körülbelül 2 m DNS-t tartalmaz, amely egy körülbelül 10 μm átlagos átmérőjű gömb alakú magban helyezkedik el. Ez azt jelenti, hogy egy ilyen hatalmas tömegű DNS-t valahogyan 1 x 103 - 1 x 104 pakolási együtthatóval össze kell hajtogatni. Ugyanakkor meg kell őrizni a részben vagy teljesen dekondenzált kromoszómák elrendezésének bizonyos sorrendjét a sejtmagban. . És emellett meg kell valósítani a kromoszómák rendezett működésének feltételeit. Nyilvánvaló, hogy mindezek a követelmények nem valósíthatók meg egy szerkezet nélküli, kaotikus rendszerben.

A sejtmagban a DNS elrendeződésének megszervezésében, tömörítésében és a funkcionális terhelések szabályozásában a nukleáris fehérjéké a vezető szerep. Amint már jeleztük, a kromatin egy komplex DNS-komplex fehérjékkel, dezoxiribonukleoproteinnel (DNP), ahol a fehérjék a száraz tömeg körülbelül 60%-át teszik ki. A kromatinban található fehérjék nagyon változatosak, de két csoportra oszthatók: hisztonok és nem hiszton fehérjék. A hisztonok az összes kromatinfehérje 80%-át teszik ki. Kölcsönhatásuk a DNS-sel só- vagy ionkötéseken keresztül megy végbe, és nem specifikus a DNS-molekulában lévő nukleotid-összetétel vagy szekvencia tekintetében. Az összmennyiségben túlsúlyuk ellenére a hisztonokat kis számú fehérje képviseli: az eukarióta sejtek mindössze 5-7 féle hisztonmolekulát tartalmaznak. A hisztonokkal ellentétben az ún. a nem hiszton fehérjék többnyire specifikusan kölcsönhatásba lépnek a DNS-molekulák bizonyos szekvenciáival, ebbe a csoportba nagyon sokféle fehérje tartozik (több száz), és nagyon sokféle funkciót látnak el.

A hisztonok a DNS-hez molekuláris komplexként kapcsolódnak, alegységek vagy nukleoszómák formájában. Korábban úgy vélték, hogy a DNS-t egyenletesen borítják ezek a fehérjék, amelyek DNS-sel való kapcsolatát a hisztonok tulajdonságai határozták meg.

A hisztonok csak a kromatinra jellemző fehérjék, és számos különleges tulajdonsággal rendelkeznek. Ezek bázikus vagy lúgos fehérjék, amelyek tulajdonságait a bázikus aminosavak, például a lizin és az arginin viszonylag magas tartalma határozza meg. A lizin és arginin aminocsoportjain lévő pozitív töltések határozzák meg e fehérjék só- vagy elektrosztatikus kötését a DNS foszfátcsoportjain lévő negatív töltésekkel. Ez a kapcsolat meglehetősen labilis és könnyen megszakad, ebben az esetben a DNP DNS-vé és hisztonokká disszociálhat. Emiatt a kromatin, dezoxiribonukleoprotein, vagy ahogy korábban nevezték, a nukleohiszton egy összetett nuklein-fehérje komplex, amely lineáris, nagy polimer tartalmú DNS-molekulákat és hisztonmolekulák hatalmas választékát (akár 60 millió másolatot minden hisztontípusból) tartalmaz. magonként).

A hisztonok a biokémiailag leginkább vizsgált fehérjék (lásd 5. táblázat).

5. táblázat Az emlős hisztonok általános tulajdonságai

A hisztonok viszonylag kis molekulatömegű fehérjék. Ezek a fehérjék hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek szinte minden eukarióta esetében, ugyanazok a hisztonosztályok. A hisztonok osztályai a különböző bázikus aminosavak tartalmában különböznek egymástól. Így a H3 és H4 hisztonok az argininben gazdagok közé sorolhatók, mivel ezek az aminosavak viszonylag magasak. Ezek a hisztonok a legkonzerváltabbak a vizsgált fehérjék közül: aminosav-szekvenciáik még olyan távoli fajokban is közel azonosak, mint a tehén és a borsó (csak két aminosav szubsztitúció).

A másik két hiszton, a H2A és a H2B, közepesen lizinben dúsított fehérje. Ezeken a hisztoncsoportokon belül számos objektum fajok közötti eltéréseket mutat elsődleges szerkezetükben és aminosavszekvenciájukban.

A H1 hiszton nem egy egyedi molekula, hanem a fehérjék egy osztálya, amely több, egymáshoz közeli rokon fehérjéből áll, átfedő aminosavszekvenciákkal. Ezek a hisztonok jelentős fajok és szövetek közötti eltéréseket mutatnak. Ugyanakkor az övék köztulajdon lizinben gazdag, így a legalapvetőbb fehérjékké, amelyek könnyen elválaszthatók a kromatintól sóoldatban (0,5 M). A nagy ionerősségű oldatokban (1-2 M NaCl) minden hiszton teljesen elválik a DNS-től, és oldatba kerül.

Valamennyi osztály hisztonjaira (különösen a H1-re) jellemző a bázikus aminosavak, a lizin és az arginin csoportos eloszlása a molekulák N- és C-terminálisain. A hisztonmolekulák középső szakaszai több (3-4) a-helikális szakaszt alkotnak, amelyek izotóniás körülmények között gömb alakú szerkezetté tömörülnek (56. ábra). Nyilvánvalóan a hiszton fehérjemolekulák pozitív töltésekben gazdag, nem helikális végei felelősek az egymással és a DNS-sel való kapcsolatukért.

A H1 hisztonban a legváltozatosabb az N-terminális, amely más hisztonokkal kommunikál, a lizinben gazdag C-terminális pedig kölcsönhatásba lép a DNS-sel.

A sejt élete során a hisztonok poszttranszlációs változásai (módosulásai) következhetnek be: egyes lizinmaradékok acetilezése és metilezése, ami a pozitív töltések számának elvesztéséhez vezet, valamint a szerinmaradékok foszforilációja, ami negatív töltés megjelenéséhez vezet. . A hisztonok acetilezésének és foszforilációjának reverzibilisnek kell lennie. Ezek a módosítások jelentősen megváltoztatják a hisztonok tulajdonságait és DNS-kötő képességüket. Így a megnövekedett hiszton-acetiláció megelőzi a génaktivációt, a foszforiláció és a defoszforiláció pedig a kromatin kondenzációjához, illetve dekondenzációjához kapcsolódik.

A hisztonok a citoplazmában szintetizálódnak, a sejtmagba szállítódnak és a DNS-hez kötődnek annak replikációja során az S periódusban, ᴛ.ᴇ. a hiszton és a DNS szintézise szinkronban van. Amikor egy sejt leállítja a DNS-szintézist, a hiszton hírvivő RNS-ek néhány percen belül szétesnek, és a hisztonszintézis leáll. A kromatinba beépült hisztonok nagyon stabilak, és alacsony a helyettesítési arányuk.

A hisztonok öt csoportra osztása és az egyes csoportokon belüli kellő hasonlóságuk általában jellemző az eukariótákra. Ahol egész sor a hisztonok összetételében különbségek figyelhetők meg mind a magasabb, mind az alacsonyabb rendű eukarióta szervezetekben. Így az alsóbbrendű gerinceseknél az ezen organizmusok összes szövetére jellemző H1 helyett a H5 hiszton található az eritrocitákban, amely több arginint és szerint tartalmaz. Másrészt számos eukarióta esetében hiányoznak bizonyos hisztoncsoportok, és számos esetben ezek a fehérjék teljesen kicserélődnek másokkal.

Hisztonszerű fehérjéket találtak vírusokban, baktériumokban és mitokondriumokban. Így például az E. coliban a fehérjék (HU és H-NS) nagy mennyiségben találhatók a sejtben, ami aminosavösszetételében a hisztonokra emlékeztet.

Funkcionális tulajdonságok hisztonok. A hisztonok széles elterjedése, hasonlósága a nagyon távoli fajokban is, kötelező beépítésük a kromoszómákba, mindez jelzi a sejtek életében betöltött rendkívül fontos szerepüket. Már a nukleoszómák felfedezése előtt két egymást kiegészítő hipotéziscsoport létezett a hisztonok funkcionális szerepéről, szabályozó és szerkezeti szerepéről.

Felfedezték, hogy az izolált kromatin, ha RNS-polimerázt adunk hozzá, a transzkripció templátja lehet, de aktivitása csak körülbelül 10%-a az izolált tiszta DNS aktivitásának. Ez az aktivitás fokozatosan növekszik a hisztoncsoportok eltávolításával, és elérheti a 100%-ot teljes eltávolítása hisztonok. Ebből arra lehet következtetni, hogy a teljes hisztontartalom szabályozhatja a transzkripció szintjét. Ez a megfigyelés összhangban van azzal a ténnyel, hogy a hisztonok, különösen a H1 eltávolításakor a DNP-fibrillumok progresszív dekondenzációja és kibontakozása megy végbe, ami valószínűleg megkönnyíti az RNS-polimeráz és a templát DNS kölcsönhatását. Azt is megállapították, hogy a hiszton módosulása megnövekedett transzkripcióhoz és a kromatin egyidejű bomlásához vezet. Következésképpen a következtetés önmagában azt sugallja, hogy a hisztonok mennyiségi és minőségi állapota befolyásolja a kromatin tömörségének és aktivitásának mértékét. Nyitott maradt ugyanakkor a kérdés a hisztonok szabályozó tulajdonságainak specifitásával kapcsolatban: mi a hisztonok szerepe a specifikus mRNS-ek szintézisében eltérően differenciált sejtekben. Ez a probléma még nem oldódott meg, bár néhány általánosítást lehet tenni: a hisztonok azon csoportjai, amelyek a legkevésbé konzerváltak, mint például a H 1 vagy a H 2 A és a H 2 B, amelyek jelentősen módosíthatók, és így bizonyos régiókban megváltoztathatják tulajdonságaikat. a genomból.

Szintén nyilvánvaló volt a hisztonok szerkezeti, tömörítő szerepe a kromatin szerveződésében. Így a hisztonfrakció fokozatos hozzáadása a tiszta DNS oldataihoz a DNP-komplex kicsapásához vezet, és fordítva, a hisztonok részleges eltávolítása a kromatinkészítményekből oldható állapotba való átmenethez vezet. Másrészt a kétéltű petesejtek vagy tengeri sün tojások szabad hisztonokat tartalmazó citoplazmakivonataiban bármilyen DNS (beleértve a fágot is) hozzáadása kromatin fibrillumok (CFP) kialakulásához vezet, amelyek hossza többszörösen rövidebb az eredetinél. DNS. Ezek az adatok a hisztonok szerkezeti, tömörítő szerepére utalnak. Ahhoz, hogy a csak néhány mikrométeres kromoszóma hosszában egymásra halmozódjanak a hatalmas, centiméteres DNS-molekulák, a DNS-molekulát valahogy meg kell csavarni, tömöríteni 1:10 000 pakolási sűrűséggel a DNS-tömörítés folyamatában több csomagolási szint létezik, amelyek közül az elsőt közvetlenül a hisztonok és a DNS közötti kölcsönhatás határozza meg.

A DNS tömörítés első szintje. A korai biokémiai és elektronmikroszkópos vizsgálatok kimutatták, hogy a DNP-készítmények 5-50 nm átmérőjű fonalas szerkezeteket tartalmaznak. Fokozatosan világossá vált, hogy a kromatin fibrillumok átmérője függ a gyógyszerizolálás módszerétől.

Az interfázisos magok és mitotikus kromoszómák ultravékony metszete glutáraldehiddel történő rögzítést követően 30 nm vastag kromatizált rostokat mutatott ki. A kromatin fibrillák azonos méretűek voltak a magok fizikai rögzítése során - a sejtmagok gyors lefagyasztásával, a tárgy levágásával és az ilyen készítményekből másolatok beszerzésével. Ez utóbbi esetben a változó kémiai körülmények kromatinra gyakorolt hatását kizártuk. De ezek mind

A kromatin szerkezete és kémiája - fogalma és típusai. A "A kromatin szerkezete és kémiája" kategória osztályozása és jellemzői 2017, 2018.

A kromatin, a sejtmag fő komponense, meglehetősen könnyen beszerezhető izolált interfázisú magokból és izolált mitotikus kromoszómákból. Ehhez kihasználják annak képességét, hogy kis ionerősségű vizes oldatokkal vagy egyszerűen ioncserélt vízzel történő extrakció során oldott állapotba kerüljön. Ebben az esetben a kromatin részei megduzzadnak és géllé alakulnak. Az ilyen gyógyszerek valódi oldatokká alakításához erős mechanikai hatások szükségesek: rázás, keverés, további homogenizálás. Ez természetesen az eredeti kromatin szerkezetének részleges megsemmisüléséhez vezet, apró darabokra zúzva, de gyakorlatilag nem változtatja meg kémiai összetételét.

3. táblázat. A kromatin kémiai összetétele. A fehérje- és RNS-tartalom a DNS-hez viszonyítva van megadva

Átlagosan a kromatin körülbelül 40%-a DNS és körülbelül 60%-a fehérje, beleértve a specifikus magfehérjéket is. hisztonok, az izolált kromatint alkotó összes fehérje 40-80%-át teszik ki. Ezenkívül a kromatin frakció membránkomponenseket, RNS-t, szénhidrátokat, lipideket és glikoproteineket tartalmaz. Az a kérdés, hogy ezek a kisebb komponensek mennyiben szerepelnek a kromatin szerkezetében, még nem megoldott. Így például az RNS lehet olyan átírt RNS, amely még nem veszítette el kapcsolatát a DNS-templáttal. Más kisebb komponensek a magmembrán koprecipitált töredékeiből származó anyagokat képviselhetnek.

Szerkezetileg a kromatin dezoxiribonukleoprotein (DNP) molekulák fonalas komplexe, amely hisztonokhoz kapcsolódó DNS-ből áll (lásd 57. ábra). Ezért a kromatin egy másik neve gyökeret vert - nukleohiszton. A hisztonok DNS-sel való asszociációjának köszönhető, hogy nagyon labilis, variábilis nukleinsav-hiszton komplexek jönnek létre, ahol a DNS:hiszton arány megközelítőleg egy, azaz. egyenlő tömegben vannak jelen. Ezek a fonalas DNP fibrillák elemi kromoszómális vagy kromatin filamentumok, amelyek vastagsága a DNS-pakoltság mértékétől függően 10-30 nm között lehet. Ezek a DNP-fibrillumok viszont tovább tömöríthetők, hogy magasabb szintű DNP-struktúrát alakítsanak ki, egészen a mitotikus kromoszómáig. Egyes nem hiszton fehérjék szerepe éppen a magas szintű kromatin-tömörödés kialakításában rejlik.

DNS kromatin

Egy kromatin készítményben a DNS általában 30-40%-ot tesz ki. Ez a DNS egy kettős szálú helikális molekula, hasonló a vizes oldatokban lévő tiszta izolált DNS-hez. Ezt számos kísérleti adat bizonyítja. Így a kromatinoldatok melegítésekor az oldat optikai sűrűségének növekedése figyelhető meg, az úgynevezett hiperkróm hatás, amely a DNS-láncok közötti nukleotidok közötti hidrogénkötések felszakadásával jár, hasonlóan ahhoz, ami a tiszta DNS melegítésénél (olvasztásakor) történik. .

A kromatinban lévő DNS-molekulák méretének és hosszának kérdése fontos a kromoszóma egészének szerkezetének megértéséhez. A standard DNS-izolálási módszerek alkalmazásával a kromatin molekulatömege 7-9 x 106, ami lényegesen kisebb, mint az Escherichia coli-ból származó DNS molekulatömege (2,8 x 109). A kromatinkészítményekből származó DNS ilyen viszonylag alacsony molekulatömege a DNS mechanikai károsodásával magyarázható a kromatin izolálási folyamata során. Ha a DNS-t olyan körülmények között izolálják, amelyek kizárják a rázást, homogenizálást és egyéb hatásokat, nagyon hosszú DNS-molekulákat lehet nyerni a sejtekből. Az eukarióta sejtek magjából és kromoszómáiból származó DNS-molekulák hosszát fény-optikai autoradiográfiás módszerrel lehet vizsgálni, akárcsak prokarióta sejteken.

Az eukarióta sejtek enyhe lízise után a DNS molekulatömege fizikai-kémiai módszerekkel közvetlenül meghatározható. Kimutatták, hogy a Drosophila DNS-molekula maximális molekulatömege 41 x 10 9, ami körülbelül 2 cm-es hossznak felel meg. Egyes élesztőgombákban kromoszómánként 1 x 10 8 molekulatömegű DNS-molekula található. -10 9, ami körülbelül 0,5 mm .

Az ilyen hosszú DNS egyetlen molekula, és nem több rövidebb, fehérjekötések segítségével egyetlen fájlba összefűzve, ahogy egyes kutatók hitték. Erre a következtetésre azután jutottunk, hogy kiderült, hogy a DNS-molekulák hossza nem változik a gyógyszerek proteolitikus enzimekkel történő kezelését követően.

Nagy taxonómiai csoportokban jelentős ingadozások figyelhetők meg a DNS mennyiségében. A magasabbrendű növények között a DNS mennyisége a különböző fajokban akár több százszor is eltérhet, ahogy a halaknál is, a kétéltűeknél a DNS mennyisége több tízszeres.

Egyes kétéltűek sejtmagjában 10-30-szor több DNS található, mint az emberi sejtmagban, bár az emberek genetikai felépítése összehasonlíthatatlanul összetettebb, mint a békáké. Feltételezhető tehát, hogy az alacsonyabban szervezett élőlényekben a DNS „felesleges” mennyisége vagy nem kapcsolódik egy genetikai szerep betöltéséhez, vagy a gének száma többször megismétlődik.

4. táblázat. DNS-tartalom egyes tárgyak sejtjeiben (pg, 10-12 g)

A renaturáció vagy a DNS-hibridizáció reakciójának kinetikáját vizsgálva sikerült megoldani ezeket a kérdéseket. Ha az oldatokban lévő fragmentált DNS-molekulákat termikus denaturációnak vetik alá, majd a denaturációnál valamivel alacsonyabb hőmérsékleten inkubálják, akkor a DNS-fragmensek eredeti kettős szálú szerkezete helyreáll a komplementer láncok újraegyesítése - renaturáció - következtében. DNS-vírusok és prokarióta sejtek esetében kimutatták, hogy az ilyen renaturáció sebessége közvetlenül függ a genom méretétől; minél nagyobb a genom, minél nagyobb az egy részecskére vagy sejtre jutó DNS mennyisége, annál több időre van szükség a komplementer láncok véletlenszerű megközelítéséhez és nagyobb számú, nukleotidszekvenciában eltérő DNS-fragmens specifikus reasszociációjához (53. ábra). A prokarióta sejtek DNS-reasszociációs görbéjének természete azt jelzi, hogy a prokarióta genomban nincsenek ismétlődő bázisszekvenciák; DNS-ük minden szakasza egyedi szekvenciákat hordoz, amelyek száma és változatossága tükrözi az objektumok genetikai összetételének összetettségi fokát, következésképpen általános biológiai szerveződésüket.

Az eukarióta szervezetekben teljesen más képe figyelhető meg a DNS-reasszociációról. Kiderült, hogy DNS-ükben olyan frakciók találhatók, amelyek sokkal nagyobb sebességgel renaturálódnak, mint ahogyan az a genomjuk mérete alapján várható lenne, valamint olyan DNS-frakció, amely lassan renaturálódik, mint a prokarióták egyedi DNS-szekvenciái. Az eukariótáknak azonban lényegesen több időre van szükségük ennek a frakciónak a renaturálásához, ami összefügg genomjuk nagy méretével és a különböző egyedi gének nagy számával.

Az eukarióta DNS azon részén, amelyre jellemző a nagy renaturáció, két alfrakciót különböztetünk meg: 1) erősen vagy gyakran ismétlődő szekvenciákkal rendelkező frakciót, ahol a hasonló DNS szakaszok 106-szor ismételhetők meg; 2) mérsékelten ismétlődő szekvenciák egy része, amelyek 10 2-10 3 alkalommal fordulnak elő a genomban. Így egy egérben a gyakran ismétlődő szekvenciákat tartalmazó DNS-frakció genomonként a teljes DNS-mennyiség 10%-át tartalmazza, és 15%-át a mérsékelten ismétlődő szekvenciákat tartalmazó frakció teszi ki. Az egér DNS fennmaradó 75%-át egyedi régiók képviselik, amelyek nagyszámú különböző nem ismétlődő génnek felelnek meg.

Az erősen ismétlődő szekvenciákat tartalmazó frakciók felhajtósűrűsége eltérő lehet, mint a DNS tömegének, ezért tiszta formában, úgynevezett frakcióként izolálhatók. műholdas DNS. Egérben ennek a frakciónak a sűrűsége 1,691 g/ml, a DNS fő része pedig 1700 g/ml. Ezeket a sűrűségkülönbségeket a nukleotid-összetétel különbségei határozzák meg. Például egy egérben 35% G és C pár van ebben a frakcióban, és 42% a fő DNS-csúcsban.

Mint kiderült, a szatellit DNS vagy a gyakran ismétlődő szekvenciákkal rendelkező DNS-frakció nem vesz részt a sejtben lévő fő RNS-típusok szintézisében, és nem kapcsolódik a fehérjeszintézis folyamatához. Ezt a következtetést az a tény alapozta meg, hogy egyik sejt-RNS-típus (tRNS, mRNS, rRNS) sem hibridizálódik a szatellit DNS-sel. Következésképpen ezek a DNS-ek nem tartalmaznak olyan szekvenciákat, amelyek felelősek a celluláris RNS szintéziséért, pl. A szatellit DNS-ek nem templátok az RNS-szintézishez, és nem vesznek részt a transzkripcióban.

Van egy hipotézis, miszerint az erősen ismétlődő szekvenciák, amelyek nem vesznek részt közvetlenül a fehérjeszintézisben, olyan információkat hordozhatnak, amelyek fontos szerkezeti szerepet játszanak a kromoszómák fenntartásában és működésében. Ezek tartalmazhatnak számos DNS-szakaszt, amelyek az interfázisos sejtmag magfehérjéihez kapcsolódnak (lásd alább), a replikáció vagy transzkripció origójában található helyeket, valamint az ezeket a folyamatokat szabályozó DNS-szakaszokat.

A nukleinsavak közvetlenül a kromoszómákon történő hibridizálásának módszerét alkalmazva ( in situ) ennek a frakciónak a lokalizációját tanulmányozták. Ehhez izolált szatellit DNS-en bakteriális enzimek segítségével 3H-uridinnel jelölt RNS-t szintetizáltak. Ezután a kromoszómákkal ellátott citológiai készítményt olyan kezelésnek vetettük alá, hogy a DNS denaturálódjon (emelkedett hőmérséklet, lúgos környezet stb.). Ezt követően 3H-jelölt RNS-t helyeztünk a preparátumra, és a DNS és az RNS között hibridizáció történt. Az autoradiográfia kimutatta, hogy a jelölés nagy része a kromoszómák primer szűkületi zónájában, centromer régióik zónájában található. A jelet a kromoszómák más régióiban is kimutattuk, de nagyon gyengén (54. ábra).

Az elmúlt 10 évben nagy előrelépés történt a tanulás terén centromer DNS, különösen élesztősejtekben. Így tedd S. cerevisiae A centromer DNS 110 bp hosszúságú ismétlődő régiókból áll. Két konzervált régióból (I és III) és egy központi elemből (II) áll, AT bázispárokban dúsítva. A Drosophila kromoszómák hasonló centromer DNS-szerkezettel rendelkeznek. A humán centromer DNS (alfoid szatellit DNS) 170 bp méretű monomerek tandeméből áll, amelyek dimerek vagy pentamerek csoportjaiba rendeződnek, amelyek viszont nagy, 1-6 x 103 bp méretű szekvenciákat alkotnak. Ez a legnagyobb egység 100-1000-szer ismétlődik. Speciális centromer fehérjék komplexálódnak ezzel a specifikus centromer DNS-sel, és részt vesznek a képződésben kinetochore, a kromoszómák orsó mikrotubulusokkal való összekapcsolódását és a kromoszómák anafázisban történő mozgását biztosító szerkezet (lásd alább).

Erősen ismétlődő szekvenciákkal rendelkező DNS-t is találtak telomer régiók számos eukarióta szervezet kromoszómái (élesztőtől az emberig). Itt leggyakrabban ismétlődések találhatók, amelyek 3-4 guanin nukleotidot tartalmaznak. Emberben a telomerek 500-3000 TTAGGG ismétlődést tartalmaznak. Ezek a DNS szakaszok különleges szerepet töltenek be - korlátozzák a kromoszóma végeit és megakadályozzák annak megrövidülését az ismételt replikáció során.

Mint kiderült, a közepesen ismétlődő (10 2-től 10 5-ig terjedő) szekvenciák töredéke a DNS-régiók egy tarka osztályába tartozik, amelyek fontos szerepet játszanak a fehérjeszintézis apparátus létrehozásának folyamataiban. Ez a frakció riboszomális DNS-géneket tartalmaz, amelyek 100-1000-szer megismétlődhetnek különböző fajokban. Ez a frakció többszörösen ismétlődő régiókat tartalmaz az összes tRNS szintéziséhez. Sőt, bizonyos fehérjék szintéziséért felelős strukturális gének is sokszor megismétlődhetnek, sok kópiával ábrázolva. Ezek a kromatin fehérjék - hisztonok - génjei, amelyek akár 400-szor ismétlődnek.

Ezenkívül ez a frakció különböző szekvenciájú DNS-szakaszokat (egyenként 100-400 nukleotidpár) tartalmaz, amelyek szintén sokszor ismétlődnek, de szétszórva vannak a genomban. Szerepük még nem teljesen tisztázott. Felmerült, hogy az ilyen DNS-szakaszok különböző gének akceptor vagy szabályozó régióit képviselhetik.

Tehát az eukarióta sejtek DNS-e heterogén összetételű, több nukleotid szekvencia osztályt tartalmaz: gyakran ismétlődő szekvenciákat (> 10 6-szor), amelyek a szatellit DNS-frakcióban szerepelnek, és nem íródnak át; mérsékelten ismétlődő szekvenciák egy része (10 2-10 5), amelyek valódi gének blokkjait, valamint a genomban szétszórt rövid szekvenciákat reprezentálják; egyedi szekvenciák töredéke, amely információt hordoz a sejtfehérjék többségéről.

Ezen elképzelések alapján világossá válnak a különböző szervezetekben megfigyelhető DNS-mennyiségbeli különbségek: ezek összefüggésbe hozhatók az élőlények genomjában egyes DNS-osztályok egyenlőtlen arányával. Így például egy kétéltűben Amphiuma(amelynek 20-szor több DNS-e van, mint az embernek) az ismétlődő szekvenciák a teljes DNS 80%-át teszik ki, a hagymában - akár 70%-ot, a lazacban - a 60%-ot stb. A genetikai információ valódi gazdagságát az egyedi szekvenciák töredékének kell tükröznie. Nem szabad elfelejtenünk, hogy a kromoszóma natív, nem fragmentált DNS-molekulájában minden olyan régió, amely egyedi, mérsékelten és gyakran ismétlődő szekvenciákat tartalmaz, egyetlen óriási kovalens DNS-láncba kapcsolódik.

A DNS-molekulák nem csak a különböző nukleotidszekvenciájú területeken heterogének, hanem szintetikus aktivitásukban is különböznek egymástól.

Eukarióta DNS replikáció

A bakteriális kromoszóma egyetlen szerkezeti egységként replikálódik, egy replikáció kezdőpontja és egy végpontja van. Így a bakteriális körkörös DNS egy replikon. A replikáció a kiindulási ponttól kezdve két ellentétes irányban megy végbe, így a DNS szintetizálásakor egy úgynevezett replikációs szem jön létre, amelyet mindkét oldalon replikációs villák határolnak, ami jól látható a vírus és baktérium replikációs kromoszómák elektronmikroszkópos vizsgálatakor. .

Az eukarióta sejtekben a replikációs szerveződés más természetű - polireplikon Mint már említettük, a 3 HT pulzáló inklúziójával szinte minden mitotikus kromoszómában megjelenik egy többszörös jelölés. Ez azt jelenti, hogy egyidejűleg sok replikációs hely és számos autonóm replikációs origó van az interfázisú kromoszómában. Ezt a jelenséget részletesebben a DNS-ből izolált jelölt molekulák autoradiográfiájával vizsgáltuk (55. ábra). Ha a sejteket 3 HT-vel impulzussal jelöltük, akkor az izolált DNS autográfjain fénymikroszkópban redukált ezüstös területek láthatók. pontozott vonalak formájában. Ezek kis DNS-szakaszok, amelyeknek sikerült replikálódniuk, és közöttük replikálatlan DNS-szakaszok találhatók, amelyek nem hagyták el az autoradiográfot, és ezért láthatatlanok maradnak. Ahogy növekszik a 3 NT cellával való érintkezési ideje, az ilyen szegmensek mérete növekszik, és a köztük lévő távolság csökken. Ezekből a kísérletekből pontosan kiszámítható a DNS-replikáció sebessége eukarióta szervezetekben. A replikációs villa mozgási sebessége 1-3 kb-nak bizonyult. emlősökben percenként körülbelül 1 kb. percenként egyes növényekben, ami jóval alacsonyabb, mint a baktériumok DNS-replikációjának sebessége (50 kb/perc). Ugyanezen kísérletekben közvetlenül igazolták az eukarióta kromoszómák DNS-ének polireplikon szerkezetét: a kromoszómális DNS hossza mentén számos független replikációs hely - replikon található. A szomszédos címkéző replikonok felezőpontjai közötti távolság szerint, azaz. Két szomszédos replikációs kezdőpont távolsága alapján meghatározható az egyes replikonok mérete. A magasabb rendű állatok replikonmérete átlagosan körülbelül 30 µm vagy 100 kbp. Ezért az emlősök haploid halmazában 20 000-30 000 replikonnak kell lennie. Alacsonyabb eukariótákban a replikonok kisebbek, körülbelül 40 kb. Így a Drosophilában 3500 replikon van genomonként, az élesztőben pedig 400. Mint említettük, a DNS-szintézis egy replikonban két ellentétes irányban megy végbe. Ez könnyen igazolható autoradiográfiával: ha egy impulzusos jelölés után a sejteket hagyjuk egy ideig folytatni a DNS szintetizálását 3 HT nélküli tápközegben, akkor a DNS-be való beépülése csökken, a jelölés felhígul, és az autoradiográf segítségével szimmetrikus mintázatot láthatunk a replikált régió mindkét oldalán, ami csökkenti a redukált ezüst szemcséinek számát.

Így egyetlen kromoszómán az összes DNS-szintézis számos egyedi replikon független szintézisén keresztül megy végbe, amelyet a szomszédos DNS-szegmensek végeinek összekapcsolása követ. Ennek a tulajdonságnak a biológiai jelentése világossá válik, ha összehasonlítjuk a baktériumok és eukarióták DNS-szintézisét. Így körülbelül fél óra sebességgel szintetizálódik egy 1600 mikron hosszúságú bakteriális monoreplikon kromoszóma. Ha egy emlős kromoszóma egy centiméter hosszú DNS-molekuláját is monoreplikon szerkezetként replikálnák, az körülbelül egy hétig (6 napig) tartana. De ha egy ilyen kromoszóma több száz replikont tartalmaz, akkor a teljes replikációja csak körülbelül egy órát vesz igénybe. Valójában a DNS replikációs ideje emlősökben 6-8 óra. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy az egyes kromoszómák nem minden replikonja kapcsol be egyszerre.

Egyes esetekben az összes replikon egyidejű beépülése vagy további replikációs origók megjelenése figyelhető meg, ami lehetővé teszi az összes kromoszóma szintézisének minimálisan rövid idő alatt történő befejezését. Ez a jelenség egyes állatok embriogenezisének korai szakaszában jelentkezik. Ismeretes, hogy a karmos békák tojásainak összetörésekor Xenopus laevis A DNS-szintézis mindössze 20 percet vesz igénybe, míg a szomatikus sejttenyészetben ez a folyamat körülbelül egy napig tart. Hasonló kép figyelhető meg Drosophilában: a korai embrionális stádiumban a teljes DNS-szintézis a sejtmagban 3,5 percet vesz igénybe, a szövettenyésztő sejtekben pedig 600 percet. Ugyanakkor a tenyészsejtekben a replikonok mérete majdnem ötször nagyobb, mint az embriókban.

A DNS-szintézis egyenetlenül megy végbe az egyes kromoszómák hossza mentén. Azt találták, hogy egy egyedi kromoszómában az aktív replikonok csoportokba, replikációs egységekbe állnak össze, amelyek 20-80 replikációs origót tartalmaznak. Ez a DNS autográfok elemzéséből következett, ahol pontosan ilyen blokkolást figyeltek meg a replikáló szegmensek. A replikonok vagy replikációs egységek blokkjai vagy klaszterei létezésének gondolatának másik alapja egy timidin analóg, az 5'-bróm-dezoxiuridin (BrdU) DNS-be való beépítésével végzett kísérletek voltak. A BrdU beépülése az interfázisú kromatinba azt a tényt eredményezi, hogy a mitózis során a BrdU-t tartalmazó területek kisebb mértékben kondenzálódnak (elégtelen kondenzáció), mint azok, ahol a timidint tartalmazták. Ezért a mitotikus kromoszómák azon régiói, amelyekben BrdU található, gyengén festődnek a differenciális festés során. Ez lehetővé teszi a BrdU beépülési szekvenciájának meghatározását szinkronizált sejttenyészetekkel, pl. DNS-szintézis szekvenciája egy kromoszóma hossza mentén. Kiderült, hogy a prekurzor beépülése a kromoszóma nagy szakaszaiba történik. A különböző szakaszok beépítése szigorúan egymás után történik az S-időszakban. Minden kromoszómát a replikációs sorrend nagy stabilitása jellemez a hossza mentén, és megvan a saját specifikus replikációs mintája.

A replikonok klaszterei, replikációs egységekké egyesülve, nukleáris mátrix fehérjékhez kapcsolódnak (lásd alább), amelyek a replikációs enzimekkel együtt alkotják az ún. A klaszteroszómák az interfázisú sejtmag azon zónái, amelyekben a DNS-szintézis megtörténik.

A replikációs egységek aktiválásának sorrendjét valószínűleg a kromatin szerkezete határozza meg ezekben a régiókban. Például a konstitutív heterokromatin zónái (a centromer közelében) általában az S-periódus végén replikálódnak, és az S-periódus végén a fakultatív heterokromatin egy része megkettőződik (például a női X kromoszóma); emlősök). A kromoszóma szakaszok replikációs sorrendje időben különösen egyértelműen korrelál a kromoszómák eltérő színezési mintázatával: az R-szegmensek a korai replikációjú szegmensekhez, a G-szegmensek a késői replikációjú kromoszóma szakaszokhoz tartoznak. A C-szegmensek (centromerek) a legújabb replikáció helyei.

Így a DNS-szintézis az eukarióta genomban az S-periódus elején szinte egyidejűleg kezdődik meg a sejtmag összes kromoszómájában. Ugyanakkor a különböző replikonok szekvenciális és aszinkron beépülése mind a kromoszómák különböző részein, mind a különböző kromoszómákban előfordul. Egy adott genomrégió replikációs szekvenciája szigorúan genetikailag meghatározott. Ezt az utóbbi állítást nemcsak az S-periódus különböző szegmenseiben a jelölés beépülési mintája bizonyítja, hanem az is, hogy bizonyos gének mutagénekkel szembeni érzékenységében csúcsok megjelenésének szigorú sorrendje van az S időszak alatt. -időszak.

Nukleáris kromatin dezoxiribonukleinsavak fehérjékkel alkotott komplexe, ahol a DNS különböző fokú kondenzációt mutat.

Fénymikroszkóppal a kromatin szabálytalan alakú csomókként jelenik meg, amelyeknek nincsenek világos határai, és alapfestékekkel megfestődnek. A kromatin gyengén és erősen kondenzált zónái simán átmennek egymásba. Az elektron és a fény optikai sűrűsége alapján megkülönböztetünk elektronsűrű, élénk színű heterokromatint és kevésbé színű, kevésbé elektronsűrűségű euchromatint.

A heterokromatin egy erősen kondenzált DNS zóna, amely hisztonfehérjékhez kapcsolódik. Elektronmikroszkóp alatt sötét, szabálytalan alakú csomók láthatók.

A heterokromatin a nukleoszómák sűrűn csomagolt gyűjteménye. A heterokromatin elhelyezkedésétől függően parietálisra, mátrixra és perinukleárisra oszlik.

A parietális heterokromatin a nukleáris burok belső felületével szomszédos, a mátrix heterokromatin a karioplazma mátrixában, a perinukleáris heterokromatin pedig a nucleolus mellett található.

Az euchromatin egy gyengén kondenzált DNS régió. Az euchromatin a kromoszómák diffúzvá vált régióinak felel meg, de nincs egyértelmű határ a kondenzált és a dekondenzált kromatin között. Többnyire nem hiszton fehérjék kapcsolódnak az euchromatinban található nukleinsavakhoz, de vannak olyan hisztonok is, amelyek nukleoszómákat alkotnak, amelyek lazán oszlanak el a nem kondenzált DNS szakaszai között. A nem hiszton fehérjék kevésbé kifejezett alaptulajdonságokat mutatnak, kémiai összetételük változatosabb, felbontásuk pedig sokkal változékonyabb. Részt vesznek a transzkripcióban és szabályozzák ezt a folyamatot. A transzmissziós elektronmikroszkópia szintjén az euchromatin egy kis elektronsűrűségű szerkezet, amely finom szemcsés és finom fibrilláris szerkezetekből áll.

A nukleoszómák komplex dezoxiribonukleoprotein komplexek, amelyek körülbelül 10 nm átmérőjű DNS-t és fehérjéket tartalmaznak. A nukleoszómák 8 fehérjéből állnak - H2a, H2b, H3 és H4 hisztonok, amelyek 2 sorban vannak elrendezve.

A fehérje makromolekuláris komplexum körül a DNS-fragmens 2,5 spirális fordulatot alkot, és 140 nukleotidpárt fed le. Ezt a DNS-szakaszt magnak nevezik, és mag DNS-nek (nDNS) nevezik. A nukleoszómák közötti DNS-régiót néha linkernek nevezik. A linker régiók körülbelül 60 bázispárt foglalnak el, és iDNS-nek nevezik őket.

A hisztonok alacsony molekulatömegű, evolúciósan konzervált fehérjék, amelyek eltérő alapvető tulajdonságokkal rendelkeznek. Ők irányítják a genetikai információ olvasását. A nukleoszóma régiójában a transzkripciós folyamat blokkolva van, de szükség esetén a DNS-hélix „letekercselhet”, körülötte aktiválódik a nukleáris RNS polimerizáció. Így a hisztonok fontos fehérjék, amelyek a genetikai program végrehajtását és a sejt specifikus funkcionális aktivitását szabályozzák.

Mind az euchromatin, mind a heterokromatin rendelkezik nukleoszomális szerveződési szinttel. Ha azonban a H1 hiszton a linker régióhoz kapcsolódik, akkor a nukleoszómák egyesülnek egymással, és a DNS további kondenzációja (tömörödése) durva konglomerátumok - heterokromatin - képződésével történik. Az euchromatinban nem történik jelentős DNS-kondenzáció.

A DNS-kondenzáció szupergyöngyként vagy szolenoidként történhet. Ebben az esetben nyolc nukleoszóma kompaktan szomszédos egymással, és szupergyöngyöt alkotnak. Mind a szolenoid modellben, mind a szupergyöngyben a nukleoszómák nagy valószínűséggel spirálban helyezkednek el.

A DNS még tömörebbé válhat, kromomereket képezve. A kromomerben a dezoxiribonukleoprotein fibrillumok hurkokká egyesülnek, amelyeket nem hiszton fehérjék tartják össze. A kromomerek többé-kevésbé kompaktan helyezkedhetnek el. A kromomerek még jobban kondenzálódnak a mitózis során, és kromonémát (szálszerű szerkezetet) képeznek. A kromonémák fénymikroszkóp alatt láthatók, a mitózis profázisában képződnek, és részt vesznek a kromoszómák képződésében, spirális elrendezésben.

Kényelmesebb a kromoszómák morfológiájának tanulmányozása, ha a leginkább a metafázisban és az anafázis elején kondenzálódnak. Ebben az állapotban a kromoszómák változó hosszúságú, de meglehetősen állandó vastagságú rudak alakúak. Ezekben jól látható az elsődleges szűkületi zóna, amely a kromoszómát két karra osztja.

Egyes kromoszómák másodlagos szűkületet tartalmaznak. A másodlagos szűkület egy nukleoláris szervező, mivel az interfázis során ezeken a területeken képződnek magok.

A centromerek vagy kinetokorok az elsődleges szűkület területéhez kapcsolódnak. A kinetochore egy korong alakú lemez. A kinetokorokat mikrorácsok kötik össze, amelyek a centriolokhoz kapcsolódnak. A mikrotubulusok mitózisban „széthúzzák” a kromoszómákat.

A kromoszómák mérete és kararánya jelentősen eltérhet. Ha a vállak egyenlőek vagy majdnem egyenlőek, akkor metacentrikusak. Ha az egyik kar nagyon rövid (szinte észrevehetetlen), akkor egy ilyen kromoszóma akrocentrikus. A szubmetacentrikus kromoszóma egy köztes pozíciót foglal el. A másodlagos szűkülettel rendelkező kromoszómákat néha szatellit kromoszómáknak nevezik.

A Barr testek (ivari kromatin) speciális kromatin struktúrák, amelyek gyakrabban találhatók meg a nőstények sejtjeiben. Az idegsejtekben ezek a testek a nucleolus közelében helyezkednek el. A hámban a falak közelében fekszenek, és ovális alakúak, a neutrofilekben „dobverő” formájában nyúlnak ki a citoplazmába, a neuronokban pedig kerek alakúak. A női sejtek 90%-ában és a hímsejtek mindössze 10%-ában találhatók meg. A Barr-test az X nemi kromoszómák egyikének felel meg, amelyről úgy gondolják, hogy kondenzált állapotban van. A Barr-testek azonosítása fontos az állat nemének meghatározásához.

A perikromatin és interkromatin fibrillumok a karioplazmatikus mátrixban találhatók, és vagy a kromatin közelében (perikromatin), vagy szétszórtan (interkromatin) helyezkednek el. Feltételezzük, hogy ezek a fibrillumok gyengén kondenzált ribonukleinsavak, amelyek ferde vagy hosszanti metszetben vannak megfogva.

A perikromatin szemcsék 30...50 nm méretű, nagy elektronsűrűségű részecskék. A heterokromatin perifériáján fekszenek, és DNS-t és fehérjéket tartalmaznak; ez egy helyi régió, ahol a nukleoszómák szorosan össze vannak rakva.

Az interkromatin szemcsék nagy elektronsűrűségűek, átmérőjük 20...25 nm, és ribonukleinsavak és enzimek gyűjteményét alkotják. Ezek lehetnek riboszomális alegységek, amelyek a nukleáris burokba szállítódnak.

Ha hibát talál, jelöljön ki egy szövegrészt, és kattintson rá Ctrl+Enter.

A kromatin a kromoszómák anyaga - DNS, RNS és fehérjék komplexe. A kromatin az eukarióta sejtek magjában található, és a prokariótákban a nukleoid része. A kromatin összetételében valósul meg a genetikai információ, valamint a DNS replikációja és javítása.

Egyes élő sejtek, különösen a növényi sejtek vagy a fixálás és festés utáni sejtek megfigyelésekor a sejtmag belsejében sűrű anyagú zónák tárulnak fel. A kromatin fehérjével komplexben lévő DNS-ből áll. Az interfázisú sejtekben a kromatin egyenletesen kitöltheti a sejtmag térfogatát, vagy külön csomókban (kromocentrumokban) helyezkedhet el. Gyakran különösen jól látható a mag perifériáján (parietális, membránhoz közeli kromatin), vagy meglehetősen vastag (körülbelül 0,3 μm) és hosszú szálak összefonódását képezi a sejtmag belsejében, egy intranukleáris lánc látszatát képezve.

Az interfázisú magok kromatinja DNS-hordozó test (kromoszómák), amely ekkor elveszti tömör alakját, meglazul, dekondenzálódik. Az ilyen kromoszóma-dekondenzáció mértéke a különböző sejtek magjában változhat. Ha egy kromoszóma vagy annak egy része teljesen dekondenzált, akkor ezeket a zónákat diffúz kromatinnak nevezik. Amikor a kromoszómák nem teljesen fellazulnak, a kondenzált kromatin (néha heterokromatin) területei láthatók az interfázisú magban. Kimutatták, hogy a kromoszómaanyag dekondenzációjának mértéke az interfázisban tükrözheti ennek a szerkezetnek a funkcionális terhelését. Minél diffúzabb az interfázisú mag kromatinja, annál magasabbak a szintetikus folyamatok benne. A sejtekben az RNS-szintézis csökkenését általában a kondenzált kromatin zónáinak növekedése kíséri.

A kromatin a maximumra kondenzálódik a mitotikus sejtosztódás során, amikor sűrű testek - kromoszómák - formájában található. Ebben az időszakban a kromoszómák nem hordoznak semmilyen szintetikus terhelést, és nem épülnek be az RNS-prekurzorok.

Működő állapotban, részben vagy teljesen dekondenzálva, amikor a transzkripció és a reduplikáció folyamatai az interfázis magban való részvételükkel mennek végbe;

Inaktív - metabolikus nyugalmi állapotban a maximális kondenzáció mellett, amikor ellátják a genetikai anyag elosztását és átvitelét a leánysejtekbe.

Kémiailag a kromatinkészítmények dezoxiribonukleoproteinek komplex komplexei, amelyek DNS-t és speciális kromoszómális fehérjéket - hisztonokat - tartalmaznak. A kromatinban is találtak RNS-t. Kvantitatív értelemben a DNS, a fehérje és az RNS 1:1, 3:0, 2 arányban található meg. Még nincs elég egyértelmű adat az RNS fontosságáról a kromatin összetételében. Lehetséges, hogy ez az RNS a szintetizált RNS gyógyszerrel kapcsolatos funkcióját képviseli, és ezért részben kapcsolódik a DNS-hez, vagy a kromatin szerkezetére jellemző speciális RNS-típusról van szó.

Kromatin kondenzációs séma:

Paraméter neve	Jelentése
Cikk témája:	Kromatin
Rubrika (tematikus kategória)	Biológia

Nukleáris lé

Sejtmag

1. számú feladat

5. téma Sejtmag

1. Olvassa el az alábbi oktatási anyagot.

2.Analyze táblázatok az alkalmazásból

3. Válaszoljon az önellenőrző kérdésekre.

Magszerkezet

A sejtmag a sejt legfontosabb alkotóeleme.

Funkciók:

1. Örökletes információk tárolása és sokszorosítása.

2. A sejtben zajló összes anyagcsere-folyamat szabályozása.

Az eukarióta sejt magja különböző alakú lehet: kerek, elliptikus, hosszúkás, ez függ a növény és állat típusától, valamint a sejt típusától, életkorától és funkcionális állapotától.

Általában egy sejtnek egy magja van. Ugyanakkor ismeretes, hogy néhány speciális eukarióta sejtnek nincs magja.

Az eukarióta sejt magja a következőkből áll:

Sejtmag

Nukleáris lé

Kromatin

Elválasztja a sejtmagot a citoplazmától, biztosítja annak integritását, és egyúttal összekapcsolja a sejtmagot a sejt többi részével.

A nukleáris burok két membránból áll: külső és belső. A külső membrán kiemelkedéseket képez, amelyeken keresztül csatlakozik az ER csatornákhoz. Riboszómák kapcsolódnak hozzá; a karioplazmával érintkező belső membrán hiányzik tőlük. A nukleáris burok sok pórust tartalmaz, amelyeken keresztül molekulák cserélődnek a sejtmag és a citoplazma között. A két membrán közötti területet általában perinukleáris térnek nevezik, amely összeköti a sejtmagot az ER-vel. A szelektív betekintést biztosító pórusok jelenléte miatt a nukleáris burok szabályozza az anyagcserét a sejtmag és a citoplazma között

A magburok alatt elhelyezkedő félfolyékony anyag a mag belső környezetét képviseli. Tartalmaz vizet, fehérjéket, pl. a legtöbb nukleáris enzim, kromatin fehérjék, aminosavak, minden típusú RNS. A karioplazma összekapcsolja az összes nukleáris struktúrát

Egy sor kromoszóma. Ez fő komponens kernelek.

A kromatin összetétele a következőket tartalmazza: DNS, fehérjék, kis mennyiségű RNS, szervetlen ionok.

Funkció – genetikai információ átadása.

A festett készítményeken a nyugalmi sejtek vékony szálakból, kis szemcsékből vagy csomókból álló hálózatot alkotnak. A kromatin alapját nukleoproteinek alkotják - hosszú fonalszerű DNS-molekulák, amelyek specifikus fehérjékhez kapcsolódnak. A magosztódás folyamata során a nukleoproteinek spiráloznak, rövidülnek, tömörödnek kromoszómák , amelyek fénymikroszkóp alatt láthatóvá válnak.

A kromoszóma két DNS-szálból áll, kromatid. A kromoszóma egy független magszerkezet, karokkal és elsődleges szűkülettel centromer– az a terület, amelyhez az orsószálak a sejtosztódás során kapcsolódnak. A centromer a kromatidot két karra osztja. Azokat a kromoszómákat, amelyek alakjuk és méretűek, és ugyanazokat a géneket hordozzák, homológnak nevezzük. A centromer elhelyezkedése a kromoszómák három alapvető típusát határozza meg:

Egyenlő vállak

Szabálytalanság

Rúd alakú

A kromoszóma szabályok.

1. A test összes szomatikus sejtjében a kromoszómák száma azonos.

A nemi sejtek mindig feleannyi kromoszómát tartalmaznak, mint egy adott típusú szervezet szomatikus sejtjei.

2. Az azonos fajhoz tartozó összes élőlény sejtjében ugyanannyi kromoszóma található.

A kromoszómák száma nem függ a szervezettség szintjétől, és nem mindig utal rokonságra. A kromoszómakészlet mennyiségi és minőségi jellemzőinek halmazát ún kariotípus.

A szomatikus sejt kromoszómakészletét, amelyben minden kromoszómának van egy párja, ún diploid és jelölése (2n). Minden homológ kromoszómapárból csak egy kerül az ivarsejtekbe, és ezzel összefüggésben az ivarsejtek kromoszómakészlete ún. haploid és jelölése (n).

Kromatin - fogalma és típusai. A "Chromatin" kategória besorolása és jellemzői 2017, 2018.

- SZEXUÁLIS KROMATIN

A nemi kromoszómák (gonoszómák, heteroszómák) szerkezetükben (hosszúság, centromer helyzet, heterokromatin mennyisége) és géntartalmukban is különböznek egymástól. Az X kromoszóma egy közepes méretű szubmetacentrikus kromoszóma, a C) csoport része. A szomatikus sejtekben van jelen... .

- Az örökletes anyag tömörítése. A kromatin kémiai összetétele és szerkezete.

EUKARIÓTÁK Heterózis a növénytermesztésben A vegetatív szervek fejlettségi foka, termőképesség, betegségekkel, kártevőkkel szembeni ellenálló képesség, kedvezőtlen környezeti feltételek szerint. A növényekben a heterózist nem rögzíti a magszaporítás. Burgonya, hagyma,...

- Expressz módszer az X-ivar kromatin vizsgálatára a szájnyálkahártya epitéliumának magjaiban

A kariotípus citogenetikai elemzése (metafázisos lemezek mikrofotói alapján). táblázat Ujjlenyomat-elemzés elvégzése Saját ujjlenyomat készítéséhez a következő berendezésekre van szüksége:... .

- A nemi kromatin meghatározásának módszere

Készítse elő a tárgylemezeket és fedőlemezeket: törölje le őket alkohollal átitatott vattakoronggal. Vegyünk egy spatulát, és töröljük le az egyik végét alkohollal. Futtassa végig a spatula szélét az arc belső felületén, megpróbálva eltávolítani a nyálkahártya hámrétegét. Kenje be a hám kaparását...