Лекция №2 Структура интерфазного ядра и митотических хромосом
Основные характеристики ядра эукариотических клеток:
ДНК отделена от цитоплазмы ядерной оболочкой
Кол-во ДНК в клетках эукариот в тыс. раз больше, чем в составе нуклеоидов бактерий
ДНК эукариот представляет собой сложный нуклеопротеидный комплекс, образующий спец. Структуру – хроматин, из которого и состоят эукариотич. хромосомы.
В состав ядер эукариот входят несколько физически не связанных между собой хромосом, каждая из которых содержит одну линейную гигант. молекулу ДНК.
Процессинг и сплайсинг.
Компоненты ядра:
1) ядерная оболочка
2) хроматин
3) ядрышко + продукты синтетической активности,
4) ядерный белковый остов (матрикс)
5) кариоплазма.
Кроме того, в ядре наряду с хроматином и матриксом обнаруживаются разные рибонуклеопротеидные структуры, содержащие различные типы РНК.
Функции:
Хроматин: хранение генетической информации
Ядерная оболочка: барьерно-рецепторная, транспортная, каркасная функции.
Матрикс: пространственное расположение хромосом в ядре, обеспечение их функциональной активности.
Ядрышко: участок, определяющий синтез рРНК и образование клеточных рибосом.
Кариоплазма: место протекания процессов метаболизма, внутриядерный транспорт белков и РНК.
Отличия ген. материала прокариот и эукариот:
В размерах ( у прокариот больше)
По составу ( У эукариот есть хроматин, 40% ДНК, РНК и 60% белков. У прокариот - 80% ДНК, РНК и 20% белков.)
По числу молекул и их форме. ( прокариот – кольцевая, эукариот – линейная; прокариот – 1-10 молекул, у эукариот гораздо больше)
По процессам
Хроматин
Хроматин хорошо окрашивается щелочными красителями, что указывает на его кислотные свойства ( первый окрасил Флемминг, 1880 г.). Кислотные свойства определяются тем, что в состав хроматина входит ДНК в комплексе с белками. Такими же свойствами окрашиваемости и содержанием ДНК обладают и хромосомы, которые можно наблюдать во время митотического деления клеток.
Структурные типы ядер:
Диффузный
Хромоцентрический
Хромонемный
Хромонемно-хромоцентрический
Хромосомный
Ядро с политенными хромосомами
В интерфазных клетках хроматин, выявляемый при помощи светового микроскопа, может равномерно заполнять объем ядра или же располагаться отдельными сгустками (хромоцентры). Нередко он особенно чётко обнаруживается на периферии ядра (пристеночный, маргинальный, примембранный хроматин) или образует внутри ядра переплетения довольно толстых ( около 0,3 мкм) и длинных тяжей в виде внутриядерной сети. Такие ядра часто встречаются в клетках растений.
Диффузный хроматин – полностью деконденсированная хромосома или её участок.
Степень деконденсации хроматина в интерфазе может отражать функц. нагрузку этой структуры! Падение синтеза ДНК и РНК в клетках обычно сопровождается увеличением зон конденсированного хроматина.
Чем больше в ядре доля конденсированного хроматина, тем меньше метаболическая активность ядра. Однако в интерфазных ядрах существует гетерохроматин.
Гетерохроматин - постоянные участки конденсированного хроматина, наличие которого не зависит от степени дифференцированности ткани или от функциональной активности клеток (вся остальная масса хроматина получила название «эухроматин»)
Конститутивный (постоянный) гетерохроматин – постоянно конденсированные участки хромосом в интерфазных ядрах: центромерные и теломерные участки хромосом; некоторые участки, входящие в состав плечей хромосом (вставочный, или интеркалярный, гетерохроматин)
Особенности конститутивного гетерохроматина:
Генетически не активен
Не транскрибируется
Реплицируется позже всего остального хроматина
В его состав входит особая (сателлитная) ДНК, обогащенная высокоповторяющимися последовательностями нуклеотидов.
Локализован в центромерных, теломерных и интерскалярных зонах митотических хромосом.
Факультативный гетерохроматин – эухроматические неактивные участки, которые находятся в конденсированном состоянии. ( пример – Х-хромосома в организме человека)
В дифференцированных клетках всего лишь около 10% генов находится в активном состоянии, остальные гены инактивированы и входят в состав конденсированного хроматина.