Хромосомы в интерфазном ядре

Хромосомы в интерфазном ядре

При наблюдении некоторых живых клеток, особенно растительных или же клеток после фиксации и окраски, внутри ядра выявляются зоны плотного вещества. В состав хроматина входит ДНК в комплексе с белком. В интерфазных клетках хроматин может равномерно заполнять объем ядра или же располагаться отдельными сгустками (хромоцентры). Часто он особенно четко выявляется на периферии ядра (пристеночный, примембранный хроматин) или образует внутри ядра переплетения довольно толстых (около 0. 3 мкм) и длинных тяжей, образующих подобие внутриядерной цепи.

Хроматин интерфазных ядер представляет собой несущие ДНК тельца (хромосомы), которые теряют в это время свою компактную форму, разрыхляются, деконденсируются. Степень такой деконденсации хромосом может быть различной в ядрах разных клеток. Когда хромосома или ее участок полностью деконденсирован, тогда эти зоны называют диффузным хроматином. При неполном разрыхлении хромосом в интерфазном ядре видны участки конденсированного хроматина (иногда называемого гетерохроматин). Показано, что степень деконденсации хромосомного материала в интерфазе может отражать функциональную нагрузку этой структуры. Чем более диффузен хроматин интерфазного ядра, тем выше в нем синтетические процессы. Падение синтеза РНК в клетках обычно сопровождается увеличением зон конденсированного хроматина.

Максимально конденсирован хроматин во время митотического деления клеток, когда он обнаруживается в виде плотных телец — хромосом. В этот период хромосомы не несут никаких синтетических нагрузок, в них не происходит включение предшественников ДНК и РНК.

Исходя из этого можно считать, что хромосомы клеток могут находиться в двух структурно-функциональных состояниях:

в рабочем, частично или полностью деконденсированном, когда с их участием в интерфазном ядре происходят процессы транскрипции и редупликации;

в неактивном — в состоянии метаболического покоя при максимальной их конденсированности, когда они выполняют функцию распределения и перенося генетического материала в дочерние клетки.

В химическом отношении препараты хроматина представляют собой сложные комплексы дезоксирибонуклеопротеидов, в состав которых входит ДНК и специальные хромосомные белки — гистоны. В составе хроматина обнаружено также РНК. В количественном отношении ДНК, белок и РНК находятся как 1: 1, 3: 0, 2. О значении РНК в составе хроматина еще нет достаточно однозначных данных. Возможно, что эта РНК представляет собой сопутствующую препарату функцию синтезирующейся РНК и поэтому частично связанной с ДНК или это особый вид РНК, характерный для структуры хроматина.

Программная обработка изображений, полученных при помощи электронной микротомографии (слева), позволяет оценить объемную концентрацию хроматина в участке ядра

Horng D. Ou et al / Science 2017

Специалисты из Университета Калифорнии (США) разработали новый метод окраски ДНК, который позволяет избирательно «разглядеть» хроматин — ДНК в комплексе с белками — в ядре при помощи электронной микроскопии. Благодаря усовершенствованному окрашиванию, исследователям удалось прямо в клетке изучить трехмерную структуру хроматина как в интерфазном ядре, так и в составе хромосом в процессе клеточного деления. Упорядоченных уровней упаковки хроматина, которые изображают в учебниках, ученые не нашли. Оказалось, что хроматин в ядре и в хромосомах на самом деле упакован «как попало». Исследование опубликовано в журнале Science.

Суммарная длина ДНК в клетке человека составляет около двух метров, а объем ядра, где она содержится, — несколько микрометров. Классическая модель, описанная в учебниках, предполагает, что ДНК содержится в ядре в упакованном виде. Начальный уровень компактизации представляет собой комплекс ДНК с белками-гистонами. Когда ДНК и гистоны объединяли в пробирке, они формировали структуру диаметром 11 нанометров, напоминающую бусы, где ДНК была через равные промежутки намотана на гистоновые комплексы. Предполагалось, что такая нить уложена в фибриллы диаметром 30 нанометров.

Читайте также:  Какие антибиотики нужно пить при бронхите

Для того чтобы в митозе из деконденсированного хроматина сформировать хромосомы, фибриллы должны последовательно упаковаться в 120-нанометровые структуры, затем в хроматиды диаметром 300 и 700 нанометров. Все эти структуры действительно наблюдали, однако в искусственных условиях — ДНК формирует их либо в растворе, либо в специально обработанных ядрах, из которых удалили все лишние компоненты.

Структура хроматина — классическая модель

Чтобы решить проблему контрастирования хроматина в клетке для последующего микроскопирования, специалисты из Национального центра микроскопии и исследования изображений университета Калифорнии разработали трехступенчатую схему окраски.

Ученые подобрали флуоресцентный краситель, специфично связывающийся с ДНК прямо в клетке, который при возбуждении создавал бы вокруг себя локальное повышение концентрации свободных радикалов. Этот эффект должен был поспособствовать полимеризации другого вещества, диаминобензидина, которым специально обрабатывали клетки. Получившаяся полимерная пленка на поверхности ДНК хорошо связывала оксид осмия —препарат, использующийся для контрастирования образцов в электронной микроскопии.

Таким образом, ученым удалось добиться селективного окрашивания ДНК, которое бы позволило с высоким разрешением «прижизненно» изучать хроматин.

В основном эксперименте исследователи обратились к электронной микротомографии (EMT). В окрашенных клетках эпителия и остеосаркомы человека были сделаны снимки множества слоев, которые затем объединили в трехмерное изображение. Так как метод получения изображения объединил селективное окрашивание хроматина и томографию, ученые назвали его ChromEMT.

Измерение диаметра нитей хроматина в участке с «плотной упаковкой»

Хроматин — мелкие зернышки и глыбки материала, который обнаруживается в ядре клеток и окрашивается ос­новными красителями. Хроматин состоит из комплекса ДНК и белка и соответствует хромосомам, которые в интерфазном ядре представлены длинными, тонкими перекрученными нитями и неразличимы как инди­видуальные структуры.

Различают два вида хроматинаэухрома­тин и гетерохроматин.

Эухроматин соответствует сегментам хромосом, которые деспира-лизованы и открыты для транскрипции. Эти сегменты не окрашива­ются и не видны в световой микроскоп.

Гетерохроматин соответствует конденсированным, плотно скру­ченным сегментам хромосом (что делает их недоступными для транс­крипции). Он интенсивно окрашивается основными красителями, и в световом микроскопе имеет вид гранул.

При повышении биосинтетической активности клетки соотношение Эух и Гетеро изменяется в пользу эухроматина, при снижении — нарастает содержание гетерохроматина. При полном подавлении функции ядра БАК уменьшается в размерах, и содержит только гетерохроматин и окрашивается основны­ми красителями интенсивно и равномерно. Такое явление называется кариопикнозом.

Распределение гетерохроматина (топография его частиц в яд­ре) и соотношение содержания эу- и гетерохроматина характерны для клеток каждого типа, что позволяет осуществлять их идентификацию как визуально, так и с помощью автоматических анализаторов изобра­жения.

19) Молекулярная организация ДНК в хромосомах. Уровни укладки хроматина.

Упаковка хроматина в ядре. В деконденсированном состоянии длина одной молекулы (двойной спирали) ДНК, образующей каждую хромосому, равна в среднем, около 5 см, а общая длина молекул ДНК всех хромосом в ядре (диаметром около 10 мкм) составляет более 2 м (что сравнимо с укладкой нити длиной 20 км в теннисный мячик диа­метром около 10 см), а в Б-период интерфазы — более 4 м. Конкретные механизмы, препятствующие спутыванию этих нитей во время транс­крипции и репликации, остаются нераскрытыми, однако очевидна необ­ходимость компактной упаковки молекул ДНК. В клеточном ядре это осуществляется благодаря их связи со специальными основными (гис-тоновыми) белками. Компактная упаковка ДНК в ядре обеспечивает:

Читайте также:  Противозачаточные свечи бенатекс цена

(1) упорядоченное расположение очень длинных молекул ДНК в небольшом объеме ядра

(2) функциональный контроль активности генов (вследствие вли­яния характера упаковки на активность отдельных участков генома.

Уровни упаковки хроматина. Начальный уровень упа­ковки хроматина, обеспечивающий образование нуклеосомной нити ди­аметром 11 нм, обусловлен намоткой двойной нити ДНК (диаметром 2 нм) на блоки дисковидной формы из 8 гистоновых молекул (нуклео-сомы). Нуклеосомы разделены короткими участками свободной ДНК. Второй уровень упаковки также обусловлен гистонами и приводит к скручиванию нуклеосомной нити с формированием хроматиновой фибриллы диаметром 30 нм. В интерфазе хромосомы образованы хрома-тиновыми фибриллами, причем каждая хроматида состоит из одной фибриллы. При дальнейшей упаковке хроматиновые фибриллы образу­ют петли (петельные домены) диаметром 300 нм, каждый из которых соответствует одному или нескольким генам, а те, в свою очередь, в ре­зультате еще более компактной укладки, формируют участки конденси­рованных хромосом, которые выявляются лишь при делении клеток.

В хроматине ДНК связана помимо гистонов также и с негисто-новыми белками, которые регулируют активность генов. Вместе с тем. и гистоны, ограничивая доступность ДНК для других ДНК-связывающих белков, могут участвовать в регуляции активности генов.

20.) ядрышко. Структура ядрышка. Основные компоненты.

Ядрышко образовано специализированными участками (петлями) хромосом, которые называются ядрышковыми организаторами. У чело­века такие участки имеются в пяти хромосомах — 13-й, 14-й, 15-й, 21-й и 22-й, где располагаются многочисленные копии генов, кодирующих рибосомалыше РНК (рРНК). Ядрышко исчезает в профазе митоза, ког­да ядрышковые организаторы «растаскиваются» в ходе конденсации со­ответствующих хромосом, вновь формируясь в телофазе.

Функции ядрышка заключаются в синтезе рРНК и ее сборке в предшественники рибосомалъных субъединиц.

СМ. Ядрышко выявляется в интерфазном ядре на светооптическом уровне как мелкая плотная гранула диаметром ГЗ мкм, интенсивно окрашивающаяся основными красителями. Оно располагается в центре ядра или эксцентрично, содержит высокие концентрации РНП. Размеры и число ядрышек увеличиваются при повышении функциональной ак­тивности клетки.

Под электронным микроскопом в ядрышке обнаруживают три ком­понента — фибриллярный, гранулярный и аморфный.

1. Фибриллярный компонент состоит из множества тонких (ди­аметром 5-8 нм) нитей и располагается преимущественно во внутрен­ней части ядрышка. Он представлен преимущественно совокупностью первичных транскриптов рРНК.

2. Гранулярный компонент образован скоплением плотных час­тиц диаметром 10-20 нм, которые соответствуют наиболее зрелым пред­шественникам субъединиц рибосом.

3. Аморфный компонент, в отличие от первых двух, окрашивает-
ся бледно. Он содержит участки расположения ядрышковых организа-
торов со специфическими РНК-связывающими белками и крупными
петлями ДНК, активно участвующими в транскрипции рРНК.

Фибриллярный и гранулярный компоненты ядрышка образуют так называемую ядрышковую нить толщиной 60-80 нм.

23) Жизненный цикл клетки: этапы, морфофункциональная характеристика.

Функция воспроизведения и передачи генетической информа­ции обеспечивается в ходе клеточного цикла.

Клеточный цикл— совокупность явлений между двумя последо­вательными делениями клетки или между ее образованием и гибелью. Клеточный цикл включает собственно митотическое деление и интер­фазу — промежуток между делениями.

Читайте также:  Сахарный диабет средней степени тяжести

Интерфаза значительно более длительна, чем митоз (обычно зани­мает не менее 90% всего времени клеточного цикла) и подразделяется на три периода: пресин­тетический, синтетический и постсинтетический.

Пресинтетический период наступает сразу же после митотического
деления клетки и характеризуется активным ростом клетки и синте-
зом белка и РНК, благодаря чему клетка достигает нормальных разме-
ров и восстанавливает необходимый набор органелл. Период длится
от нескольких часов до нескольких дней.

Синтетический период характеризуется удвоением со­держания (репликацией) ДНК и синтезом белков, в частности, гистонов, которые поступают в ядро из цитоплазмы. длится 8-12 часов.

Постсинтетический период продолжается вплоть до митоза. В течение этого периода клетка осуществляет непо­средственную подготовку к делению. Происходит созревание центрио-лей, запасается энергия, синтезируются РНК и белки, необходимые для процесса деления. Длительность 2-4 часа.

Митоз называемый также кариокинезом, или непрямым делением клеток, является универсальным механизмом деления клеток. Митоз следует за Пост. периодом и завершает клеточный цикл. Он длится 1-3 часа и обеспечивает равномерное распределение генетического материала в дочерние клетки. Митоз включает 4 основ­ные фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу.

Профаза начинается с конденсации хромосом, которые становятся видимыми в световой микроскоп как нитевидные структуры. Каждая хромосома состоит из двух параллельно лежащих сестринских хрома-тид, связанных в области центромеры.

Метафаза соответствует максимальному уровню конденсации хро­мосом, которые выстраиваются в области экватора митотического веретена, образуя картину экваториальной (метафазной) пластинки (вид сбоку) или материнской звезды (вид со стороны полюсов).

Анафаза начинается с синхронного расщепления всех хромосом на сестринские хроматиды (в области центромеры) и движения дочерних хромосом к противоположным полюсам клетки, которое происходит вдоль микротрубочек веретена со скоростью 0.2-0.5 мкм/мин.

Телофаза — конечная стадия митоза, в течение которой реконстру­ируются ядра дочерних клеток и завершается их разделение. Вокруг конденсированных хромосом дочерних клеток из мембранных пузырь­ков (по другим данным, из аЭПС) восстанавливается кариолемма, с ко­торой связывается формирующаяся ламина, вновь появляются ядрыш­ки, которые образуются из участков соответствующих хромосом.

27) основные принципы формирования провизорных органов эмбрионов человека.

Аллантоис, одна из зародышевых оболочек высших позвоночных животных, или амниот служит эмбриональным органом дыхания и местом, где скопляются продукты выделения.

Амнион одна из зародышевых оболочек у ряда позвоночных (пресмыкающихся, птиц и млекопитающих) и беспозвоночных животных. По признаку наличия или отсутствия А. позвоночных делят на две группы: амниоты и анамнии. А. развивается вокруг зародыша в виде складок внезародышевой эктодермы и париетального листка боковых пластинок мезодермы, т. е. наружного и среднего зародышевых листков. После срастания краев складок зародыш оказывается в двух оболочках — внутренней и наружной (у млекопитающих называется хорионом). При родах А. лопается, амниотическая жидкость вытекает; остатки А. на теле новорождённого называется «рубашечкой».

Плацента развивающийся в полости матки во время беременности орган, осуществляющий связь между организмом матери и плодом.

Хорион наружная оболочка зародыша млекопитающих и человека, развивающаяся из трофобласта и подстилающей его мезенхимы; снабжена выростами (ворсинками), врастающими в слизистую оболочку матки, образуя плаценту.

Дата добавления: 2015-02-16 ; просмотров: 45 | Нарушение авторских прав

Ссылка на основную публикацию
Хорошие желчегонные таблетки
Желчегонные препараты активизируют выработку и отток желчи, минимизируют её вязкость. Лекарства назначают для устранения проявлений и предотвращения развития патологических процессов...
Холестерин липопротеидов высокой плотности лпвп
Номенклатура МЗРФ (Приказ №804н): A09.05.004 "Исследование уровня холестерина липопротеинов высокой плотности в крови" Биоматериал: Сыворотка крови Срок выполнения (в лаборатории):...
Холестерин лпвп ниже нормы
О том, что повышенный уровень холестерина в крови – опасен, слышало большинство из нас, но что это за вещество, откуда...
Хорошие слова мужчине
Согласно широко известной народной мудрости «женщины любят ушами». Однако это совсем не значит, что мужская часть населения нашей планеты не...
Adblock detector