З адание 2. Генетический материал эукариотической клетки

Генетический материал эукариотической клетки представ­лен ДНК хромосом ядра, ДНК митохондрий, а в растительной клетке — ДНК хлоропластов.

Ядерный наследственный материал человека содержит 46 хромосом, в каждой хромосоме 1 молекула ДНК (2п2с). Хро­мосомы контактируют с оболочкой ядра теломерными района­ми.

Митохондриальный наследственный материал (обеспечи­вает цитоплазматическую материнскую наследственность) представлен двухнитчатой кольцевой молекулой ДНК, свобод­ной от белков. Она содержит 16596 пар нуклеотидов. Ее струк­турные гены контролируют синтез двух различных молекул рРНК, 22 вариантов тРНК и 13 различных белков, включая не­которые из ферментов окислительного фосфорилирования. Бо­лее 95% митохондриальных белков кодируется генами ядерной ДНК.

ДНК хлоропласта - двухнитчатая, кольцевая, свободная от белков. Содержание G - С-пар нуклеотидов в ДНК хлоро­пласта значительно отличается от найденного в ядерной и ми-тохондриальной ДНК. Все гены в геноме хлоропласта транс­лируются на собственных рибосомах этой органеллы.

Ответьте на вопросы:

• Какой набор хромосом - гаплоидный или диплоидный - в ядре, митохондриях, хлоропластах эукариотической клетки?

• Какой тип наследственности определяет генетическая система ядра? Митохондрий? Хлоропластов?

• По материнской или отцовской линии передается мито­ хондриальный генетический материал?

Задание 3. Организация хромосомы эукариот.

Хромосома эукариот имеет разную морфологию на протя­жении жизненного цикла клетки из-за различной степени ком-пактизации в хромосоме ДНП - ДНК-гистонового комплекса (ДНК + основные белки-гистоны или кислые белки).

Первый уровень компактизации хроматина - нуклеосом-ный. Нуклеосома представляет собой глобулу, состоящую из 8 молекул гистонов, на которую накручена ДНК (примерно из 200 нуклеотидных последовательностей), делая 1,5 оборота.

На втором уровне компактизации ДНП - фибриллярном -нуклеосомная нить укладывается в нитчатые структуры.

Третий и четвертый уровни компактизации ДНП соответ­ствуют интерфазной и метафазной хромосомам.

Ознакомьтесь по табл. 2 с уровнями многоступенчатой укладки ДНП в хромосоме эукариот.

В интерфазе хромосомы деконденсированы и выявляются в виде глыбок хроматина. В метафазе митоза хромосомы мак­симально конденсированы, каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных центромерой в области первичной пе­ретяжки. В зависимости от положения центромеры хромосомы подразделяются на мета-, субмета- и акроцентрические.

В некоторых хромосомах есть вторичная перетяжка, свя­занная с ядрышковым организатором. Она отделяет участок хромосомы - спутник. Вторичная перетяжка в других хромосо­мах может быть и не связана с ядрышком.

Концевые участки хромосом - теломеры - у большинства видов сходны. В их состав входят сотни повторенных последо­вательностей ^нуклеотидов ДНК — TTAGGG.

Теломеры связаны с внутренней мембраной ядерной обо­лочки, представлены гетерохроматином, играют защитную роль и периодически наращиваются специальными фермента­ми за счет самовосстановления теломерной ДНК.

-34-

-35-

Т аблица 2

Компактизация ДНП в хромосоме эукариот на протяжении жизненного цикла клетки

Уровни компактизации ДНП	Строение	Степень укорочения
Первый	Нуклеосомная нить. ДНК + белки-гистоны Н2А, Н2В, НЗ, Н4.	в 6-7 раз
Второй	Хроматиновая фибрилла. Нуклеосом­ная нить + белок-гистон HI.	в 42 раза
Третий	Интерфазная хромосома (хроматин). Хроматиновая фибрилла с помощью негистоновых белков укладывается в петли.	в 1600 раз
Четвертый	Метафазная хромосома. Суперконден­сация хроматина.	в 8000 раз

В зависимости от компактизации хроматина в интерфазный период в хромосоме различают эухроматин и гетерохроматин. Эухроматин в интерфазе деконденсирован, слабо окрашивается, генетически активен, реплицируется в начале S-периода, содер­жит уникальные и умеренные повторы нуклеотидов. Гетерохро­матин всегда конденсирован, интенсивно окрашивается, генети­чески неактивен, реплицируется в конце S-периода, содержит часто повторяющиеся последовательности нуклеотидов. Гетеро­хроматин чаще всего располагается в прицентромерных, иногда - в прителомерных областях, но вкрапления гетерохроматина есть и в эухроматиновых участках.

Ответьте на вопросы:

• Имеют ли хромосомы постоянную структуру на разных стадиях жизненного цикла клетки?

-36-

• В виде чего окрашенные хромосомы выявляются в интерфазной клетке?

Аудиторная работа