9. Митотические хромосомы. Кариотип и идиограмма.

Еще в 1882 году Сграсбургером было обнаружено у одного из исследованных им растений, что хромосомы одной и той же ядерной пластинки весьма резко отличаются по своей величине.

Хромосомам присущи, помимо их абсолютной и относительной величины, еще и особые постоянные и характерные различия в построении их тела, наука обязана трудам Сергея Гавриловича Навашина(1910-1914).

Уже в ранних работах Навашинвыделяет три типа хромосом: a) U-образные, почти равноплечие, б) U-образные, явственно неравноплечие, в) крючковидные, один членик которых настолько короток, что может даже ускользнуть от наблюдения (Навашин, 1911).

В 1914 году С.Г. Навашин установил, что в участке прикрепления нитей веретена образуется перетяжка материала хромосомы и эта перетяжка расположена в характерных местах в трех ранее установленных типах хромосом.

Фактически в соответствии с классификацией Навашина, выделяют 4 типа хромосом в зависимости от положения центромеры и определяемой этим положением относительной длины плеч, т.е. частей хромосомы по обе стороны от центромеры.

Кариотип – хромосомный комплекс вида со всеми его особенностями: числом хромосом, их морфологией, наличием видимых под световым микроскопом деталей строенияотдельных хромосом, перетяжек, спутников, соотношением длин плеч, чередованием эу - и гетерохроматина.Группируя хромосомы попарно и располагая хромосомы в порядке уменьшения их длины, можно построить идиограмму – диаграмматическийрисунок кариотипа.

Как кариотип, так и идиограммапозволяют морфологически характеризовать каждую хромосому, но очень часто не дают возможность получить четкую характеристику, позволяющую идентифицировать отдельные хромосомы. Такую возможностьдают методы дифференциальных окрасок хромосом.

10. Репликация днк. Репарация днк.

Репликация ДНК- удвоение мал-лы ДНК.

По современным представлениям в репликации ДНК у прокариот выделяют следующие этапы: 1. Релаксация суперспирализованной ДНК. Этот процесс катализируется ферментом топоизомеразой. 2. Денатурация двойной спирали ДНК.

Поскольку синтез ДНК происходит на одноцепочечнойматрице, ему должно предшествовать обязательное разделение двух цепей ДНК. Участок начала расхождения цепей называется репликационной вилкой из-за характерной Y-образной формы. Именно в этой репликационной вилке ДНК-полимеразы синтезируют дочерние молекулы ДНК.

Для того, чтобы цепи ДНК разъединились, функционирует особый фермент – ДНК-хеликаза, который связывается с инициаторнымибелками. Этот фермент движется по одиночной цепи ДНК и, встречая участок двойной спирали, он разрывает водородные связи между основаниями, разделяет цепи и продвигает репликационную вилку.

Субстратом для ДНК-полимеразы являются дезоксирибонуклеозид-трифосфаты (дНТФ), полимеризующиесяна одноцепочечной матрице.

Суть механизма коррекции заключается в том, что ДНК-полимеразы дважды проверяют соответствие каждого нуклеотида матрице: один раз перед включением его в состав растущей цепи, второй раз перед тем, как включить следующий нуклеотид. Очередная фосфодиэфирная связь синтезируется лишь в том случае, если последний нуклеотид растущей цепи ДНК образовал правильную уотсон-криковскую пару с соответствующим нуклеотидом матрицы.

По эукариотической хромосоме в каждый момент времени может двигаться независимо друг от друга множество репликационных вилок. Остановка продвижения вилки происходит только при столкновении с другой вилкой, движущейся во встречном направлении, или по достижении конца хромосомы. В результате вся ДНК хромосомы в короткий срок оказывается реплицированной.

Репарация ДНК. Механизм репарации («залечивание» повреждений ДНК) основан на том, что молекула ДНК имеет две копии генетической информации – по одной в каждой из нитей молекулы. Основной путь репарации включает три этапа:

- измененный участок поврежденной цепи ДНК распознается и удаляется с помощью ДНК-репарирующих нуклеаз. В спирали ДНК в этом месте возникает брешь;

- ДНК-полимераза и гликозилазы заполняют эту брешь, присоединяя нуклеотиды один за другим, копируя информацию с целостной нити;

- ДНК-лигаза «сшивает» разрывы и завершает восстановление молекулы.

11. Транскрипция.Передача информации от ДНК осуществляется посредством информационной или матричной рибонуклеиновой кислоты (мРНК). Молекула иРНК образуется на одной из цепей матричной ДНК по принципу комплементарности в ходе реакции полимеризации нуклеотидов. Транскрипцию осуществляет фермент ДНК-зависимая-РНК-полимераза. Синтез иРНК молекулами РНК-полимеразы начинается в определенных местах ДНК-проматорах, а заканчиваются на особых нуклеотидных последовательностях –терминаторах. Совокупность нуклеотидов ДНК, заключенных между троматором и терминатором назыв. транскриптоном.

Процесс транскрипции подразделяют на 4 стадии:

1)связывание РНК-полимеразы с ДНК и распознавание промотора, 2), инициация, 3) элонгация, 4) терминация.

1) после первоначального непрочного связывания с ДНК в случайном месте молекула РНК-полимеразы перемещается вдоль двойной спирали ДНК до тех пор, пока не обнаружит последовательность нуклеотидов промотора. В этом месте связывание молекулы фермента с ДНК становится более прочным.

2) Инициация транскрипции начинается с образования на промоторе предъиниционного комплекса, состоящего из РНК-полимеразы и матричной ДНК. Ппроисходитрасплетение двойной спирали ДНК и комплекс становится способен к транскрипции. Образуются первые фосфодиэфирные связи и начинается 3 стадия.

3) В 1992 г. М. Чэмберлен с сотрудниками разработали общую модель элонгации мРНК. РНК-полимераза перемещается вдоль ДНК, но присоединение нуклеотидов к растущей цепи иРНК в активном центре фермента происходит позже. В молекуле фермента имеется два сайта (участка), удерживающих растущую цепь мРНК, и два участка связывания ДНК-матрицы. Когда один сайт связывания ДНК фиксирован, другой перемещается вперед. Стадия элонгации заканчивается после достижения РНК-полимеразой терминатора транскрипции. Затем синтезированная РНК и РНК-полимераза освобождаются из транскрипционного комплекса. Только минус-цепь ДНК служит матрицей для синтеза мРНК.

Участки ДНК, несущие информацию о строении белка – экзоны, разделены неинформативными интронами. В процессе транскрипции считывается информация как с экзонов, так и с интронов. Образуется предшественник мРНК - про-мРНК. Молекулы про-мРНК претерпевают созревание – процессинг. В ядре из про-мРНК происходит вырезание интронов и объединение экзонов – сплайсинг. После этого мРНК соединяется с белком, образуя инфорсому. Она выходит через поры в ядерной оболочке в цитоплазму.мРНК высвобождается из инфорсомы и одноцепочечнаянеспирализованная молекула мРНК присоединяется к участку малой субъединицы рибосомы, который примыкает к большой субъединице. К рибосоме прикрепляется небольшой участок цепи мРНК, содержащий один кодон, состоящий из трех азотистых оснований.