Судьба ядрышка при делении клеток

Известно, чтоядрышко исчезает в профазе и появляется вновь в средней телофазе.

По мерезатухания синтеза рРНК в средней профазе происходит разрыхление ядрышка и выходготовых рибосом в кариоплазму, а затем и в цитоплазму. При конденсациипрофазных хромосом фибриллярный компонент ядрышка и часть гранул тесноассоциируют с их поверхностью, образуя основу матрикса митотических хромосом.Этот фибриллярно-гранулярный материал, синтезированный до митоза, переноситсяхромосомами в дочерние клетки.

В раннейтелофазе по мере деконденсации хромосом происходит высвобождение компонентовматрикса. Его фибриллярная часть начинает собираться в мелкие многочисленныеассоциаты - предъядрышки, которыемогут объединяться друг с другом. По мере возобновления синтеза РНКпредъядрышки претерпевают перестройку, что выражается в появлении в ихструктуре гранул РНК, а затем в становлении дефинитивной формы нормальнофункционирующего ядрышка.

Строение гена и хромосом

Хромосома – структурно-функциональная единица наследственности. В интерфазном ядре без специальных методов окраски хромосомы не видны, и только в период митоза они конденсируются и становятся видимыми. Поэтому морфологию хромосом описывают на примере метафазных хромосом.

Метафазные хромосомы имеют вид палочковидных структур, разделенных специальным участком – перетяжкой (центромерой) на плечи разной длины. В зависимости от расположения центромеры хромосомы разделяются на несколько групп:

- акроцентрические (центромер расположен на конце хромосомы или одно из плеч очень мало)

- субметацентрические (с плечами разной длины)

- метацентрические (с плечами равной или почти равной длины).

Количество и тип хромосом является характерной чертой каждого вида организмов и называется – кариотипом. В соматических клетках число хромосом диплоидное (парное) – каждая клетка содержит по две копии каждой хромосомы: одна от отца, другая от матери. Хромосомы, одинаковые по форме, размеру и несущие одинаковые гены называются гомологичными. Одна пара хромосом несет признаки пола – половые хромосомы Х и Y и являются негомологичными.

При окраске метафазных хромосом некоторыми красителями (например, красителем Гимза) на них выявляются характерные полоски или диски (bands), расположение которых является в каждой хромосоме уникальным и позволяет их классифицировать и определять

Набор хромосом мужского организма человека

Строение хромосомы.

Хромосома в световом микроскопе (А) и ее схематическое изображение (Б); хромосома при дифференциальной окраске (В) и ее схематическое изображение (Г); Д — хромосома в сканирующем электронном микроскопе; Е — хромосома в трансмиссионном мегавольтном электронном микроскопе; 1 — теломеры; 2 — центромеры; 3 — плечи хромосомы.

В области первичной перетяжки расположен кинетохор. От этой зоны во время митоза отходят микротрубочки клеточного веретена, связанные с перемещением хромосом при делении клетки. Некоторые хромосомы имеют, кроме того, вторичные перетяжки, располагающиеся вблизи одного из концов хромосомы и отделяющие маленький участок — спутник хромосомы. Вторичные перетяжки называют, кроме того, ядрышковыми организаторами, так как именно на этих участках хромосом в интерфазе происходит образование ядрышка. В этих местах локализована ДНК, ответственная за синтез рибосомных РНК.

Плечи хромосом оканчиваются теломерами — конечными участками. Теломерные участки хромосом характеризуются отсутствием способности к соединению с другими хромосомами или их фрагментами и выполняют защитную функцию. В каждом цикле деления теломеры клетки укорачивается, из-за неспособности ДНК-полимеразы синтезировать копию ДНК с самого конца. Данный феномен носит название концевой недорепликации и является одним из важнейших факторов биологического старения. Специальный фермент теломераза при помощи собственной РНК-матрицы достраивает теломерные повторы и удлиняет теломеры. В большинстве дифференцированных клеток теломераза заблокирована, однако активна в стволовых ,половых клетках и раковых.

За открытие защитных механизмов хромосом от концевой недорепликации с помощью теломер и теломеразы в 2009 году присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине.

 кариотип -- совокупность морфологических особенностей хромосомного набора соматической клетки организма данного биологического вида;

 ген -- структурная и функциональная единица наследственности, контролирующая образование какого-либо признака, представляющая собой отрезок молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (у некоторых вирусов -- рибонуклеиновой кислоты);

 генотип -- совокупность всех генов, присущих данной особи;

геном -- совокупность хромосомных наследственных факторов, передаваемых от родительской особи к дочерней, представляющая собой у эукариотов, в том числе у человека, гаплоидный (1 n) набор хромосом;

Структура хроматина. Упаковка ДНК

Средний размер ядра эукариотической клетки составляет 2-3 микрона. И в этом ядре должны быть упакованы несколько хромосом (у человека 46 хромосом), каждая из которых представлена гигантской линейной молекулой ДНК. Длина всех молекул ДНК в геноме человека составляет 1,5 – 1, 7 метра (!) и их надо разместить и упаковать в очень ограниченном пространстве ядра. Многие механизмы этого сложного процесса еще неизвестны, но многое уже удалось выяснить благодаря современным методам биохимии и молекулярной биологии.

Первый уровень упаковки нитей ДНК- нуклеосомный- связан с участием в этом процессе специальных ядерных белков – гистонов. Во всех эукариотических клетках выделено пять фракций гистонов (Н1, Н2А, Н2B, H3, H4). Гистонов так много в клетке (60 млн. молекул каждого типа), что их общее количество сопоставимо с количеством ДНК!.

В клеточном ядре ведущую роль в организации расположения ДНК, в ее компактизации и в регулировании функциональных нагрузок принадлежит ядерным белкам. Как уже указывалось, хроматин представляет собой сложный комплекс ДНК с белками, дезоксирибонуклеопротеин (ДНП), где на долю белков приходится около 60% от сухого веса. Белки в составе хроматина очень разнообразны, но их можно разделить на две группы: гистоны и негистоновые белки.

Гистоны формируют первый, базовый уровень упаковки ДНК. Группа из 8 молекул гистонов (по две молекулы каждого из гистонов Н2А, H2B, H3,H4), образуют глобулу, вокруг которой по спирали закручивается участок ДНК размером в 146 пар нуклеотидов. Эти глобулы «бусинки» были открыты в 1974 году и названы нуклеосомами. Каждая нуклеосома отделена от соседней небольшим участком ДНК (80-200 пар нуклеотидов), который получил наименование- линкер. Гистоны, входящие в состав нуклеосомы практически одинаковы у всех эукариотных организмов.

Нуклеосомный уровень укладки хроматина позволяет «сжать» молекулу ДНК примерно в 6-7 раз.

А

Б

Линкерр