Компактизация молекул днк в ядрах клеток эукариот конспект
Обновлено: 07.07.2024
Ядерные структуры, их строение и функции
Двухслойная пористая. Наружная мембрана переходит в мембраны ЭС. Свойственна всем клеткам животных и растений, кроме бактерий и сине-зеленых, которые не имеют ядра.
Отделяет ядро от цитоплазмы. Регулирует транспорт веществ из ядра в цитоплазму (РНК и субъединицы рибосом) и из цитоплазмы в ядро (белки, жир, углеводы, АТФ, вода, ионы).
В интерфазной клетке хроматин имеет вид мелкозернистых нитевидных структур, состоящих из молекул ДНК и белковой обкладки. В делящихся клетках хроматиновые структуры спирализуются и образуют хромосомы. Хромосома состоит из двух хроматид, и после деления ядра становится однохроматидной. К началу следующего деления у каждой хромосомы достраивается вторая хроматида. Хромосомы имеют первичную перетяжку, на которой расположена центромера; перетяжка делит хромосому на два плеча одинаковой или разной длины. У ядрышковых хромосом есть вторичная перетяжка.
Хроматиновые структуры – носители ДНК. ДНК состоит из участков – генов, несущих наследственную информацию и передающихся от предков к потомкам через половые клетки. Совокупность хромосом, а, следовательно, и генов половых клеток родителей передается детям, что обеспечивает устойчивость признаков, характерных для данной популяции, вида. В хромосомах синтезируется ДНК, РНК, что служит необходимым фактором передачи наследственной информации при делении клеток и построении молекул белка.
Шаровидное тело, напоминающее клубок нити. Состоит из белка и РНК. Образуется на вторичной перетяжке ядрышковой хромосомы. При делении клеток распадается.
Формирование половинок рибосом из рРНК и белка. Половинки (субъединицы) рибосом через поры в ядерной оболочке выходят в цитоплазму и объединяются в рибосомы.
Ядерный сок (кариолимфа)
Полужидкое вещество, представляющее коллоидный раствор белков, нуклеиновых кислот, углеводов, минеральных солей. Реакция кислая.
Участвует в транспорте веществ и ядерных структур, заполняет пространство между ядерными структурами; во время деления клеток смешивается с цитоплазмой.
Клеточное ядро — это важнейшая часть клетки. От цитоплазмы ядро отделено оболочкой, состоящей из двух мембран. В оболочке ядра имеются многочисленные поры, они нужны для того, чтобы различные вещества могли попадать из цитоплазмы в ядро и наоборот. Внутреннее содержимое ядра получило название кариоплазмы , или ядерного сока . В ядерном соке расположены хроматин и ядрышко . Хроматин представляет собой нити ДНК. Если клетка начинает делиться, то нити хроматина плотно накручиваются спиралью на особые белки, как нитки на катушку. Такие плотные образования хорошо видны в микроскоп и называются хромосомами .
Ядрышко представляет собой плотное округлое тело внутри ядра. Обычно в ядре клетки бывает от одного до семи ядрышек. Они хорошо видны между делениями клетки, а во время деления — разрушаются.
Функция ядрышек — синтез РНК и белков, из которых формируются особые органоиды — рибосомы.
Схема строения ядра клетки
- регуляция процессов обмена веществ в клетке;
- хранение наследственной информации и ее воспроизводство;
- синтез РНК;
- сборка рибосом.
Хроматином (греч. chroma — цвет, окраска) называют ДНК-белковые комплексы.
ДНК, расположенная в клеточном ядре, содержит информацию о всех признаках организма. Суммарная длина ДНК 46 хромосом человека составляет 2 метра. Однако вся она упаковывается в ядре клетки благодаря специальным белкам — гистонам .
Гистоны — белки в ядрах клеток эукариот, входящие в состав комплексов с ДНК. Гистоны участвуют в поддержании и изменении структуры хромосом на разных стадиях клеточного цикла, а также в регуляции активности генов.
Существует пять видов гистонов: H1 (очень богатый лизином), H2a и H2b (богатые лизином), H3 (богатый аргинином) и H4 (богатый глицином и аргинином).
Элементарной единицей упаковки хроматина является нуклеосома. Она состоит из двойной спирали ДНК, которая 1,75 раза обвивается вокруг комплекса из восьми гистонов.
В хроматине ДНК представлена непрерывной двуспиральной нитью от одной нуклеосомы к другой. Нуклеосомы разделены равными участками не контактирующей с гистоновыми комплексами ДНК. Эта структура на микрофотографиях имеет вид бусин на нитке.
Между делениями молекулы ДНК в клетке находятся в деспирализованном состоянии, разглядеть их в световой микроскоп практически невозможно. В готовящейся к делению клетке молекулы ДНК удваиваются, спирализуются, укорачиваются и приобретают компактную форму, что делает их заметными. В таком состоянии комплекс ДНК и белков называют хромосомами . Хромосома представляет собой непрерывные нити хроматина, уложенные определенным образом.
Хромосомы
Нитевидные тельца, состоящие из молекул ДНК, содержащиеся в ядре эукариотической клетки - хромосомы (греч. chroma — цвет, soma — тело). Хромосомы могут состоять из одной или нескольких одинаковых молекул ДНК (2, 4, 8 и т. д.), соединённых в области первичной перетяжки. Концевые участки хромосом (теломеры) предохраняют их концы от слипания.
Размеры хромосом у разных организмов отличаются друг от друга. Так, длина хромосом может колебаться от 0,2 до 50 мкм. Самые мелкие хромосомы обнаруживаются у некоторых простейших, грибов. Наиболее длинные — у некоторых прямокрылых насекомых, у амфибий и у лилейных. Длина хромосом человека находится в пределах 1,5 — 10 мкм.
Центромера (лат. сentrum , греч. kéntron — центр и méros — часть, доля) — участок в области первичной перетяжки, к которому во время деления клетки прикрепляются нити веретена деления. Центромера делит хромосому на два плеча одинаковой или разной длины.
Изменение положения центромеры в определенной хромосоме служит критерием выявления хромосомных перестроек.
- метацентрические (обладающие плечами равной длины);
- субметацентрические (с плечами неравной длины);
- акроцентрические (с очень коротким вторым плечом);
- телоцентрические (одно плечо отсутствует).
Во всех соматических клетках любого растительного или животного организма число хромосом одинаково.
Половые клетки всегда содержат вдвое меньше хромосом, чем соматические клетки данного вида организмов.
В норме он состоит из 46 хромосом, из них 44 аутосомы (22 пары), имеющих одинаковое строение и в мужском, и в женском организме, и одна пара половых хромосом (XY у мужчин и XX у женщин). Каждая хромосома несет гены, ответственные за наследственность. Кариотип 46, ХХ – соответствует нормальному женскому кариотипу, а кариотип 46, XY – это нормальный мужской кариотип. Кариотип остается неизменным в течение всей жизни.
Дания Шахмаева запись закреплена
Тема урока 8.04 "Компактизация молекул ДНК в ядрах клеток эукариот"смотрим в яндексе видеоурок на данную темуВыполняем
домашнее задание: §62 изучить,законспектировать,письменно ответить на вопросы на стр 303,выполнить контрольный тест по теме "ДНК"
Зачем письменно отвечать на эти вопросы ,если ответы уже есть в конспекте.
Диана Аматова
ДНК в ядрах клеток эукариот обычно находится в тесном взаимодействии с ядерными белками разных групп: основными (гистоновыми) и кислыми (негистоновыми). Ассоциируясь, ДНК и белки образуют единый нуклеопротеидный комплекс –дезоксирибонуклеопротеид (ДНП). Процентное соотношение сухого веса всех указанных компонентов ДНП таково: ДНК – 35–40 %, гистоновые белки – 30–50 %, негистоновые белки – 4–33 %, то есть 40 % сухого веса составляет ДНК и около 60 % – белки.
Хроматином обычно называют дисперсное (деспирализированное) состояние хромосом в интерфазе клеточного ядра эукариот (в неделящейся клетке). Но с начала деления ядра молекулы ДНК уже спирализированы (упакованы) в хромосомы. Одна молекула ДНК (точнее – комплекс ДНП) представляет собой одну хромосому. Спирализацию, или упаковку, ДНК осуществляют преимущественно гистоны.
Белки хроматина
В структурной организации ДНП центральную роль играют специфические белки – гистоны.
Гистоны – это относительно небольшие по молекулярной массе белки, присутствуют в ядрах клеток эукариот. Гистоновые белки богаты остатками аминокислот аргинина и лизина, определяющими их щелочные свойства. Практически все гистоны одинаковы, среди них насчитывают 5–7 типов молекул, обладающих сходными свойствами. Гистоны – это структурные белки, выполняющие важную роль – упаковку ДНК. Например, в растянутом состоянии двойная спираль ДНК, содержавшаяся в хромосоме человека, имеет длину в среднем 4 – 5 см, а будучи спирализованной в хромосоме при участии гистонов, измеряется долями микрометра. По сравнению с остальными белками, присутствующими в клетке, количество гистонов в клетке очень велико – оно почти равно массе ДНК, содержащейся в ядре, что свидетельствует об их активном участии в структурировании хроматина. Известно также, что гистоновые белки являются регуляторами биосинтеза нуклеиновых кислот (и ДНК, и РНК). Гистоны синтезируются в цитоплазме, но затем транспортируются в ядро и там связываются с ДНК во время ее репликации. При этом синтез гистонов и ДНК синхронизирован. Молекулярный комплекс ДНК-гистоны имеет форму особых субъединиц – нуклеосом (от лат. nucleus – ядро и греч. soma – тело).
Негистоновые белки в сравнении с гистонами, наоборот, очень разнообразны. В хроматине насчитывается нескольких сотен типов их молекул. Среди них – ферменты, обеспечивающие процессы репликации ДНК, транскрипции, а также некоторые белки ядерного матрикса и матрикса ядрышка. Полагают, что негистоновые белки хроматина выполняют и некоторые регуляторные функции. Именно негистоновые белки участвуют в формировании самых высоких уровней упаковки ДНК.
Хроматин – это самый существенный, основной компонент ядерного аппарата клетки; из него образованы хромосомы клеток эукариот.
Формы упаковки ДНК
Различают несколько структурных уровней компактизации хроматина в ядре клеток эукариот; от двухспиральной молекулы ДНК до ее суперупакованного состояния в хромосоме.
Как отмечалось выше, гистоны, синтезируемые в цитоплазме, транспортируются в ядро, где они связываются с длинной нитевидной цепью ДНК, начиная процесс ее упаковки. Среди ассоциированных с ДНК белков – гистоны HЗ и H4, содержащие большое количество аргинина, H2A и H2B, умеренно обогащенные лизином, и H1, представляющий собой не одну молекулу, а целый класс близкородственных белков, обогащенных лизином. Для всех классов гистонов, особенно для H1, характерно кластерное (групповое) распределение основных аминокислот на N- и C-концах молекулы. У гистона H1 обычно один N-конец связывается с другими гистоамии, а C-конец взаимодействует с ДНК. Эти гистоны и образуют нуклеосомы.
Схема третичной структуры белка гистона H1: спиральные участки (1–4) и фибриллярные C- и N-концы полипептидной цепи Нуклеосомы – структурные единицы хроматина, представляющие собой участки нити ДНК длиной около 200 пар оснований, уложенные на дисковидные гистоновые частицы диаметром около 10–11 нм. Они представляют собой октамер, или ядро, которое состоит из восьми молекул гистонов четырех типов (H2A, H2B, HЗ и H4, по две молекулы каждого). Вокруг гистонового октамера участок молекулы ДНК длиной в 140 пар нулкеотидов делает 1,75 витка. Диаметр сформированной таким образом нуклеосомы достигает 10 нм. Молекулы гистона (H1) не входят в структуру нуклеосом, но обеспечивают образование более высоких уровней упаковки ядерной ДНК.
Схема строения нуклеосомы: 1 – нуклеосомная частица; 2– октамер, охватывающий четыре пары гистонов; 3 – фрагмент ДНК длиной в 146 пар оснований; 4 – гистон H1
Формы упаковки (компактизации) хроматина (ДНП) в их последовательном усложнении показаны на схеме.
Уровни упаковки хроматина в ядре клеток эукариот (1-6 – уровни упаковки хроматина)
Уровни упаковки ДНК
Первым уровнем можно считать молекулярную форму ДНК в виде двойной спирали. Но поскольку она отдельно от белков в ядре практически не присутствует, чаще первым уровнем называют упаковку молекулы ДНК в нуклеосомной форме ДНП.
1. Первый уровень упаковки ДНП – нуклеосомная нить; она представляет собой структуру, напоминающую бусы на нитке, где в качестве бусин выступают нуклеосомы, а в качестве нитки – цепь ДНК. При этом толщина хроматиновой нити (ДНП) в нуклеосомах достигает 10–11 нм, что определяется фактически размерами самих нуклеосом.
2. Хроматиновая фибрилла – второй уровень упаковки хроматина. Представляет собой дальнейшую укладку нуклеосомной нити (бусин на нитке) в спираль с помощью гистона (H1). При формировании хроматиновой фибриллы происходит 40-кратная компактизация ДНП. Толщина такой фибриллы достигает уже 30 нм. Однако такого укорочения молекулы ДНК еще недостаточно даже для интерфазной хромосомы.
3. Петельная структура – третий уровень компактизации хроматина. Негистоновые белки образуют ось, или осевой скелет, – непрерывный тяж, к которому крепятся петли ДНП, имеющие форму хроматиновой фибриллы. На петельном уровне ДНК может достаточно легко освобождаться от упаковывающих ее белков, и на соответствующих участках становится возможной транскрипция (то есть синтез РНК).
4. Хромонема – форма хроматина четвертого уровня упаковки. Образуется путем конденсации (укладки) петельных фибрилл в отдельные участки – хромомерные (утолщенные) центры, которые у некоторых видов эукариот выглядят как узелки. При этом в самом конце интерфазы образуется серия динамических петель с большой толщиной (шириной). Толщина хромонемы уже достигает от 300 до 700 нм. В итоее достигается еще более плотная упаковка хроматина, прежде всего цепи ДНК.
Схема начальных уровней компактизации хроматина: 1 – нуклеосомный; 2 – нуклеомерный; 3 – хромомерный (петлевой домен); 4 – хромонемный
5. Перед началом деления ядра происходит удвоение хромонем, то есть их репликация и самовоспроизведение. При удвоении хромосомного аппарата обе сестринские хромонемы укладываются спирально или петлеобразно вместе, образуя хроматиду. В этом случае упакованная хромосомная нить достигает 700 нм в ширину.
6. Хромосома – шестая, последняя и самая суперспирализированная стадия упаковки. Состоящая из двух хроматид, она уплотнена, по сравнению с молекулой ДНК, в 100–500 раз. Ее толщина (ширина) достигает примерно 1400 нм. На стадии метафазы хромосомы уже видны в световой микроскоп.
Первые три уровня упаковки хроматина имеют место в интерфазном ядре и обозначаются на микрофотографиях как эухроматин, но с отдельными участками гетерохроматина. Начиная с третьего (петельного) уровня упаковка хроматина стабилизируется белками и разблокировка цепей ДНК происходит только на период считывания с них информации, то есть при синтезе РНК и редупликации ДНК. Однако еще до начала клеточного деления, в конце интерфазы, хроматин снова полностью спирализируется до уровня хромонем для обеспечения образования дочерних двойных цепей как основы хроматид, из которых впоследствии формируются хромосомы дочерних клеток.
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Описание презентации по отдельным слайдам:
Нуклеосома Нуклеосомный кор (Н2А, Н2В, Н3, Н4)×2 ДНК (146 п.н.)
Метафазная хромосома центромера плечи
Уровни компактизации ДНК ДНК Нуклеосомная нить Нуклеомерная фибрилла Петли (домены) Метафазная хромосома
Хроматин эухроматин гетерохроматин Деспирализованные участки хромосом, содержащие активно экспрессирующиеся гены Конденсированный, транскрипционно неактивный хроматин конститутивный факультативный Присутствует в течение всего клеточного цикла Способен переходить в эухроматин
Теломера – конечный участок хроматид, покрытый специфическими белками. 1) защищает ДНК от экзонуклеаз; 2) обеспечивает прикрепление хромосом во время деления к внутренней мембране ядра. Центромера – участок днк со специфической последовательностью. 1) играет роль в процессе деления клеточного ядра и контроле экспрессии генов. 2) является местом соединения хроматид
Митохондриальная ДНК Ori 12S рРНК 16S рРНК Цитохром b Субъединицы NADH-дегидрогеназы Субъединица цитохромоксидазы Субъединицы цитохромоксидазы АТФ-синтетаза Субъединицы NADH-дегидрогеназы тРНК
Митохондриальная ДНК человека Кольцевая суперспирализованная двухцепочечная молекула ДНК. Длина молекулы ДНК – 16 569 п.н. 37 генов: 2 гена рРНК, 13 генов, кодирующих белки, 22 гена тРНК. 1 ori-сайт (монорепликонная молекула ДНК)
Задачи 1) Фрагмент цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ТАЦЦЦТЦАЦТТГ. Определите последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны соответствующих тРНК и аминокислотную последовательность соответствующего фрагмента молекулы белка, используя таблицу генетического кода. 2) В биосинтезе полипептида участвовали тРНК с антикодонами УУА, ГГЦ, ЦГЦ, АУУ, ЦГУ. Определите нуклеотидную последовательность участка каждой цепи молекулы ДНК, который несет информацию о синтезируемом полипептиде, и число нуклеотидов, содержащих аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т) и цитозин (Ц) в двуцепочной молекуле ДНК. Ответ поясните.
- подготовка к ЕГЭ/ОГЭ и ВПР
- по всем предметам 1-11 классов
Курс повышения квалификации
Дистанционное обучение как современный формат преподавания
- Сейчас обучается 933 человека из 80 регионов
Курс повышения квалификации
Инструменты онлайн-обучения на примере программ Zoom, Skype, Microsoft Teams, Bandicam
- Курс добавлен 31.01.2022
- Сейчас обучается 24 человека из 17 регионов
Курс повышения квалификации
Педагогическая деятельность в контексте профессионального стандарта педагога и ФГОС
- ЗП до 91 000 руб.
- Гибкий график
- Удаленная работа
Дистанционные курсы для педагогов
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:
5 608 404 материала в базе
Самые массовые международные дистанционные
Школьные Инфоконкурсы 2022
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Другие материалы
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
- 17.02.2016 6142
- PPTX 631.6 кбайт
- 44 скачивания
- Оцените материал:
Настоящий материал опубликован пользователем Макеечева Елена Вениаминовна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Автор материала
40%
- Подготовка к ЕГЭ/ОГЭ и ВПР
- Для учеников 1-11 классов
Московский институт профессиональной
переподготовки и повышения
квалификации педагогов
Дистанционные курсы
для педагогов
663 курса от 690 рублей
Выбрать курс со скидкой
Выдаём документы
установленного образца!
Учителя о ЕГЭ: секреты успешной подготовки
Время чтения: 11 минут
В Россию приехали 10 тысяч детей из Луганской и Донецкой Народных республик
Время чтения: 2 минуты
Отчисленные за рубежом студенты смогут бесплатно учиться в России
Время чтения: 1 минута
Минтруд предложил упростить направление маткапитала на образование
Время чтения: 1 минута
Онлайн-тренинг: нейрогимнастика для успешной учёбы и комфортной жизни
Время чтения: 2 минуты
Каждый второй ребенок в школе подвергался психической агрессии
Время чтения: 3 минуты
Курские власти перевели на дистант школьников в районах на границе с Украиной
Время чтения: 1 минута
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.
Читайте также: